Mitocondrias e cloroplastos

Prévia do material em texto

Mitocôndrias 
Definição: é uma das organelas 
oxidativas, são organelas complexas 
presentes nas células eucarióticas e tem 
como função produzir a maior parte da 
energia das células (ATP), por meio do 
processo chamado respiração celular. Se 
utiliza de moléculas orgânicas (açucares, 
lipídeos e proteínas) para produzir energia 
na forma de ATP. 
➔ Em seu processo consome oxigênio 
e libera água e CO2. 
Origem: teoria endossimbiótica→ 
bactérias foram engolfadas por células 
eucarióticas. 
➔ Mitocôndria possuem DNA próprio 
parecido com os das células 
bacterianas (DNA circular) 
➔ Apresenta ribossomos próprios -
mitorribossomos – parecidos com os 
das bactérias 
➔ Produzem suas próprias proteínas 
que possui capacidade de se 
replicar sozinha, assim como as 
bactérias. 
Importância das mitocôndrias 
• A aquisição das mitocôndrias foi um 
pré-requisito para a evolução de 
animais complexos. 
• Possibilitaram um método mais 
eficiente (30 ATPs) de produção de 
ATP que a glicólise anaeróbica (2 
ATPs) (15 vezes mais eficiente em 
produção de ATP) 
• A mitocôndria apresenta a 
capacidade de aproveitar a 
energia presentes nas ligações 
covalentes entre átomos de 
carbono, transformando-a em 
energia química para 
armazenagem na forma de ATP. 
 
Morfologia 
 
➔ Possui uma membrana externa e 
uma interna 
➔ A membrana interna sofre 
invaginações que são as cristas 
mitocôndrias onde vão abrigar a 
matriz mitocondrial, DNA 
mitocondrial, mitorribossomos e 
grãos de cálcio. 
➔ Alongada 
➔ Anelada 
➔ Esférica 
➔ Ramificada 
➔ Ovalada 
➔ Tamanho de 0,1 a 1 mm de 
diâmetro e 2 a 8 mm de 
cumprimento 
Funções 
➔ Respiração celular: produção da 
moeda energética – ATP 
➔ Síntese de aminoácidos – 
hepatócitos 
➔ Remoção de cálcio do citosol – 
quando há acúmulo 
➔ Síntese de hormônios esteroides – 
córtex da suprarrenal, ovários e 
testículos 
➔ Desencadeamento do apoptose 
clássico – liberação de citocromo c 
e pró-caspase. 
Ocorrência 
• Presente em todas as células, 
principalmente em células que 
demandam maior energia. 
➔ Células vegetais possuem menos 
mitocôndrias que células animais. 
• Ficam perto de reservatórios 
energéticos; associadas a gotículas 
de lipídeos para a obtenção de 
matéria orgânica. 
Ultraestrutura da mitocôndria 
• Dois compartimentos: espaço 
intermembrana e matriz 
mitocondrial. 
➔ Memb. externa 
➔ Memb. interna: invaginações 
(cristas mitocondriais – ricas em 
corpúsculos elementares e é onde 
está presente a cadeia 
transportadora de elétrons.) 
➔ Espaço intermembranoso: rico em 
prótons 
➔ Matriz mitocondrial: DNA circular, 
ribossomos e grânulos de cálcio 
 
Cristas mitocondriais: são projeções da membrana 
interna; aumentam a área da membrana; alojam os 
componentes da cadeia respiratória e o complexo 
enzimático responsável pela síntese de ATP; quanto 
mais cristas, mais cadeias transportadoras de elétrons, 
mais produção de ATP – quanto maior a quantidade de 
cristas mais energia ela está produzindo. 
• Membrana externa: é mais 
semelhante a membrana das 
outras organelas. 
➔ 6nm espessura 
➔ Continua, regular e fluida 
➔ 50% lipídeos e 50% proteínas 
(fosfolipídeos, rica em colesterol) 
➔ Porina: verdadeiros canais 
transmembranicos, possibilita a 
passagem livre de íons e moléculas 
de até 10000 daltons 
➔ Espaço intermembranoso equivale 
quimicamente ao citosol para 
pequenas moléculas 
➔ Participação na síntese de 
hormônios esteroides. 
• Membrana interna 
➔ 20% de lipídeos e 80% de proteínas: 
alta proporção de cardiolipina 
(dificulta passagem de partículas 
com carga elétrica e é importante 
na fosforilação oxidativa) 
➔ Baixa permeabilidade 
➔ Cristas mitocondriais 
➔ Presença de proteínas da cadeia 
respiratória: ATP-sintase, NADH 
desidrogenase, Succinato 
desidrogenase e carnitina 
aciltransferase 
➔ Corpúsculo elementar e a cadeia 
transp. de elétrons (cadeia 
respiratória) 
➔ Corpúsculos elementares: 
“maquinaria para produzir ATP”; 
geração de ATP e calor; condução 
das reações de oxidação de 
cadeias respiratórias; ATP sintetase 
(complexo enzimático); proteínas 
transportadoras. 
➔ Cadeia transportadoras de 
elétrons: sítios de bombeamento de 
prótons H, ou seja, bombeia prótons 
da matriz mitocondrial para o 
espaço intermembranoso (que já 
tem prótons). Ela faz isso utilizando 
energia vinda de elétrons. 
Elétron passa de um citocromo 
para outro, perdendo energia (que 
será utilizada para jogar o próton 
para fora)→ o elétron passa por 3 
citocromos (no último ele já tem 
perdido td a energia). 
• Espaço intermembranoso: rico em 
enzimas que utilizam ATP da matriz 
para fosforilação de outros 
nucleotídeos. 
➔ Acumula prótons vindos da matriz. 
➔ Permeável a H do citosol 
• Matriz mitocondrial 
➔ Grânulos densos: Ca 
➔ Enzimas necessárias para oxidação 
do piruvato para β oxidação dos ac 
graxos e para o ciclo do ácido 
cítrico (ciclo de Krebs) 
➔ Oxidação do piruvato → acetil 
coenzima a → ciclo de Krebs 
➔ DNA circular (codifica 13 proteínas) 
e ribossomos. 
Composição química 
➔ Ácidos nucleicos 
➔ Enzimas (metabolismo de 
carboidratos, ácidos graxos e 
compostos aminados) 
➔ DNA circular (codifica 13 proteínas) 
➔ Mitocôndria contém todo o 
mecanismo para a replicação e 
tradução do DNA e tradução de 
proteínas. 
Biogênese: nasce de uma preexistente. 
Fusão e fissão mitocondrial: capacidade 
de se fundir caso haja necessidade; o 
equilíbrio entre fusão e fissão mitocondrial 
garante a saúde da célula. 
Importação de proteínas: se dá em sítios 
de contato da membrana; proteína 
sintetizada no citoplasma carrega uma 
sequência-sinal de mitocôndria para ir 
para a membrana dessa organela, na 
membrana há um translocador proteico 
que leva a proteína para dentro da 
mitocôndria 
Respiração celular 
Definição: processo de oxidação de 
moléculas orgânicas acompanhado da 
liberação de energia, que é aproveitada 
na síntese de ATP. 
Vão existir reações que irão ocorrer: 
➔ No citoplasma da célula: glicólise 
➔ Na matriz mitocondrial: oxidação 
do piruvato e ciclo de Krebs 
➔ Na crista mitocondrial: cadeia 
tranp de elétrons e a formação do 
ATP via corpúsculos elementares. 
A oxidação de moléculas nutrientes 
(açucares, proteínas e gorduras) → ATP 
• Glicólise 
➔ Acontece em tds as células 
➔ Em organismos aeróbicos e 
anaeróbicos 
➔ Ocorre no citoplasma 
➔ Quebra da glicose em duas 
moléculas de piruvato 
➔ Para a reação acontecer usa-se 2 
ATPs 
➔ Libera 4 ATPs→ produz 2 ATPs de 
energia 
➔ Libera 2 NADs (nicotinamida 
adenina dinucleotídeo) 
➔ FAD (flavina adenina 
dinucleotídeo) 
➔ Libera 2 piruvatos (C3H12O6) 
➔ Redução de 2 NAD em NADH mais 
e H 
Dois mecanismos básicos para a 
obtenção de energia: 
Fermentação: não necessita de O2; 
produtos de descarte são etanol, ácido 
lático e ácido acético. 
Saldo final/ glicose: 2 ATPs 
Quando a célula ñ pode ser suprida com 
O2 suficiente para realizar a oxidação 
aeróbica do piruvato e do NADH 
produzido na glicólise, há a regeneração 
de NAD pela redução de piruvato em 
lactato. 
Fosforilação oxidativa (mitocôndrias): 
depende de O2; produtos de descarte 
são CO2 e H2O 
Piruvato entra na mitocôndria → 
convertido em acetil coA → entra no ciclo 
de Krebs →libera elétrons → entram na 
cadeia transportadora de elétrons → 
passa pelos corpúsculos elementares 
→libera ATP (30 ATPs) 
Saldo energético final/glicose: 30 ATPs 
Matriz mitocondrial 
Piruvato-desidrogenase: converte 
piruvato em aceticoenzima-A 
Piruvato → Acetilcoenzima-A 
➔ Libera-se 1 NADH 
Ciclo de Krebs – ciclo do ácido cítrico 
Piruvato entra na mitocôndria → acetil co-
A →ciclo de Krebs → liberou 3 NAD, 1 FAD, 
2 CO2 e1 ATP 
Libera-se 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP(ATP) e 2 
CO2 
Quando os elétrons saem quem pega eles 
são os carreadores (NADHe FAD) 
➔ Elétron muito energético: NAD 
➔ Elétron energético: FAD 
Fosforilação oxidativa 
Glicólise + ciclo de Krebs ═ 4 ATP, 10 NADH 
2 FADH2 
Transferência de elétrons de NADH e do 
FADH2 para o O2, através de uma cadeia 
de proteínas na membrana interna das 
mitocôndrias. 
Criação de um potencial quimiosmotico 
utilizado na produção de ATP 
Cadeia transportadora de elétrons 
Complexos enzimáticos respiratórios: sítios 
de bombeamento de prótons. 
Estágio 1: o transporte de elétrons 
promove a bomba que bombeia os 
prótons pela membrana. 
Estágio 2: o gradiente de prótons é 
aproveitado pela ATP-ase para produzir 
ATP 
Síntese 
Glicose → piruvato e ac. graxos → acetil-
CoA (ciclo do ácido cítrico) → libera CO2, 
ATP, NAD e FAD → doa seus eletros para a 
cadeia transportadora de elétrons → 
libera H2O → bombeamento de prótons 
→ síntese de ATP 
Este processo envolve o consumo de 
oxigênio e a síntese de ATP pela adição 
de fosfato ao ADP, por isso, é chamado 
fosforilação oxidativa. 
Rendimento: 30 ou 32 ATPs 
Cloroplastos 
São organelas especializadas, presentes 
em células vegetais e em algas que são 
responsáveis pela fotossíntese. 
Possui a mesma teoria endossimbiótica 
das mitocôndrias 
Estrutura dos cloroplastos 
Estruturalmente, os cloroplastos 
apresentem similaridade com as 
mitocôndrias tais quais: 
➢ Membrana externa altamente 
permeável; 
➢ Membrana interna pouco 
permeável; 
➢ Espaço intermembranoso; 
➢ Estroma 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na membrana do tilacoide estará 
presente a cadeia transportadora de 
elétrons (fotossistema 1, fotosistema 2 e 
corpúsculos elementares – ATP sintase: os 
Os tilacoides estão presentes no estroma e se assemelham 
a bolsas achatadas 
➢ Membrana do tilacoide 
➢ Luz/ espaço do tilacoide 
➢ Conjunto de tilacoides: granum 
➢ Associação dos granums → grana 
 
 
complexos proteicos utilizados na cadeia 
transportadora de elétrons estão 
presentes na membrana do tilacoide). 
 
 
Cloroplasto x Mitocôndria 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Função principal dos cloroplastos é 
realizar fotossíntese 
Fotossíntese: processo de utilização de elétrons da 
água e a energia da luz solar para converter CO2 
atmosférico em compostos orgânicos 
Energia luminosa + CO2 + H2O → açúcar 
+ O2 + energia térmica 
o Fase clara: onde ocorre a fixação 
da luz 
o Fase escura: ATP e NADPH vão para 
a fase escura junto com o CO2 
absorvido e participam do ciclo de 
Calvin (fixação do carbono para a 
produção de matéria orgânica) 
Clorofila 
➢ está presente nos cloroplastos, 
consiste em uma proteína que 
pode ser energizada pela luz e vai 
produzir os fótons luminosos. Esses 
elétrons altamente energizados 
migram de uma proteína para 
outra. 
➢ A luz de diferentes cores é 
distinguida por fótons com 
diferentes energias. Quanto maior o 
comprimento de onda, menor é a 
energia. 
➢ A luz solar interage com os 
pigmentos presentes na membrana 
dos tilacoides, com a clorofila 
➢ Os comprimentos de onda 
correspondentes às luzes violeta, 
azul e vermelho são fortemente 
absorvidos 
➢ A interação da clorofila com os 
fótons, leva os elétrons dessa 
molécula a um nível mais alto de 
energia. 
Obtenção de elétron energético 
➢ Nas membranas dos tilacoides, as 
clorofilas estão associadas a 
complexos multiproteicos, os 
fotossistemas 
→Complexo antena: captura a energia 
luminosa 
→Centro de reação: converte a energia 
luminosa em energia química 
➢ Quando uma molécula de clorofila 
do centro de reações perde o 
elétron, outro elétron é adquirido 
de um doador. 
➢ O elétron do doador é 
posteriormente reposto pela fotólise 
de uma molécula de água 
➢ O centro de reação libera os 
elétrons pro NAD 
➢ Célula mais 
diminuta 
➢ Não produz 
sua própria 
energia 
➢ Cloroplasto é 
muito maior 
➢ Derivado de 
bactérias 
fotossintéticas 
simbiontes 
que foram 
englobadas 
por células 
eucarióticas 
primitivas que 
já continham 
mitocôndrias. 
➢ Produz sua 
própria 
energia 
Cadeia transportadora de elétrons 
➢ Nos cloroplastos ela exerce uma 
função adicional, ela produz 1 ATP 
e um NADPH 
➢ 2 fotons → 1 ATP e 1 NADPH 
➢ Ela envia o elétron obtido no 
fotossistema 2 para o fotossistema 1, 
de modo a substituir o eletron que 
foi liberado no centro de reações 
desse fotossistema. 
➢ Fotossistema 2 recebe recebe a 
energia da luz→ excita a clorofila, 
elétron fica com muita energia e 
cai no centro de reação → eletron 
passa pro citocromo → agua libera 
prótons e doa elétrons, 
estabilizando a clorofila → elétrons 
vai p/ o fotossistem 1 e se energiza 
→ elétrons caem no NAD→ na atp 
sintase, os prótons liberados no 
citocromo voltam e produzem o 
ATP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Obs: ajuste da produção de ATP 
Os cloroplastos podem também produzir 
ATP sem produzir NADPH, por meio da 
fosforilação cíclica → fotossistema 1 é 
energizado→ eletron vai para o 
citocromo → libera prótons → eletron 
volta para o fotossistema 1 → eletron vai 
para o citocromo e esse ciclo liberam 
prótons→ prótons vão para a ATP sintase 
e produzem ATP 
Etapa independente da luz – Ciclo de 
Calvin 
➢ As moléculas de ATP e NADPH 
produzidas no estroma do 
cloroplasto a partir da 
dependência de luz, serão 
utilizados para a produção de 
açúcar, processo denominado 
fixação do carbono. 
➢ Ciclo de calvin vai usar NAD, ATP, 
fixar CO2 e produzir açúcar. 
➢ O CO2 se associa a um carboidrato 
chamado de ribulose1,5bifosfato e 
com a água para a formação de 3-
fosfoglicerato. 
➢ A reação é catalisada pela enzima 
rubisco (ribulose-bifosfato-
carboxilase) a proteína mais 
abundante em cloroplasto 
➢ No ciclo, as moléculas de ATP e 
NADPH são utilizadas 
➢ Em cada ciclo de calvin utiliza-se: 3 
CO2, 9 ATP’s e 6 NADS 
➢ A partir do ciclo, um açúcar de 3 
carbonos é produzido: 
gliceroaldeído3-fosfato → substrato 
que pode ser convertido em amido, 
pode ser aproveitado já produzindo 
ATP para a própria célula gastar 
energia na via glicolítica ou pode 
produzir outros metabolitos 
(proteínas, lipídeos..) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em síntese 
Fase clara: são realizadas pro 
moléculas nas membranas dos 
tilacoides; convertem energia 
luminosa em energia química do 
ATP e NADPH; quebram H2O e 
liberam O2 para a atmosfera 
Fase escura: ocorre no estroma; 
utilizam ATP e NADPH para 
converter o CO2 em açúcar G3P; 
retorno do ADP, fosfato e NADP 
para as reações luminosas