9 Organelas citoplásmaticas Mitocôndrias e Clorosplastos

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BIOLOGIA CELULAR - SDE0906
Semana Aula: 9
Organelas Citoplasmáticas: Mitocôndrias e Cloroplastos
Tema
Organelas Citoplasmáticas: Mitocôndrias e Cloroplastos
Palavras-chave
Mitocôndria, respiração celular aeróbica, cloroplastos, fotossíntese
Objetivos
Identificar as organelas citoplasmáticas como compartimentos fechados e com diversos 
papéis biológicos.
Compreender morfologicamente as mitocôndrias e os cloroplastos.
Caracterizar fisiologicamente os papéis das mitocôndrias na produção de energia (ATP) 
através da respiração celular aeróbia.
Conhecer as características das mitocôndrias que confirmem a Teoria da Endossimbiose.
Entender o papel dos cloroplastos na realização da fotossíntese.
Compreender a relação funcional entre as mitocôndrias e os cloroplastos na célula 
vegetal.
Estrutura de Conteúdo
Aspectos que devem ser discutidos na aula:
Unidade 4: Citoplasma
4.2. Mitocôndrias
As organelas citoplasmáticas são pequenos compartimentos localizados no citoplasma, 
nas quais ocorrem determinadas funções, dentre elas as reações químicas celulares.
As organelas citoplasmáticas são características das células eucariontes.
As organelas citoplasmáticas na sua maioria são compartimentos membranosos, ou seja, 
circundados por membranas fosfolipídicas, com exceção dos ribossomos.
As mitocôndrias são organelas presentes em quase todos os tipos de células eucariontes, 
podendo ter sua quantidade e morfologia variada de acordo com a atividade metabólica 
da célula. Elas apresentam duas membranas, uma externa lisa e uma interna cheia de 
pregas, denominadas cristas.
Entre as das membranas existe um pequeno espeço, chamado de espaço intermembranar. 
O seu interior é preenchido por uma matriz mitocondrial.
As mitocôndrias são compartimentos nos quais acontece a produção da maior parte da 
energia que a célula precisa para manter as suas funções vitais.
O processo de produção de energia com participação das mitocôndrias se chama 
respiração celular aeróbia, portanto, ocorre na presença de oxigênio.
Na respiração celular aeróbia ocorre a produção de ATP (adenosina trifosfato), que é 
utilizada como fonte direta de energia pela célula.
A produção de ATP é proveniente da quebra (catabolismo) dos nutrientes, tais como 
carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos.
A glicose, proveniente dos carboidratos da alimentação, é a principal fonte de energia, 
ocorrendo, portanto, na oxidação da glicose a produção de gás carbônico, água e 
liberação de energia.
O ATP, sintetizado pela respiração celular aeróbia, pode ser consumido (quebrado), 
liberando a energia que está armazenada em sua molécula, na ligação com o terceiro 
fosfato, principalmente, nas vias de síntese de moléculas (vias anabólicas).
A respiração celular aeróbia é composta por um conjunto de reações de oxidação e 
redução, que conta, portanto, com a participação do oxigênio.
A via metabólica central da respiração celular aeróbica, é a glicólise ou via glicolítica.
A glicólise consiste na quebra de glicose em duas moléculas de ácido pirúvico ou 
piruvato, duas moléculas de ATP e da formação de dois NADH, que ocorre ainda no 
citoplasma.
A respiração celular aeróbia continua com a entrada das duas moléculas de ácido pirúvico 
na mitocôndria ao nível da matriz mitocondrial, gerando cada uma, uma molécula de 
Acetil-coenzima A, uma molécula de CO2 e uma molécula de NADH.
As duas moléculas de Acetil-coA passam por uma série de reações químicas 
denominadas de Ciclo de Krebs ou Ciclo do ácido tricarboxílico, uma vez que se liga ao 
ácido oxalacético (oxaloacetato), formando uma molécula de ácido cítrico ou citrato, que 
tem como produtos finais moléculas de CO2 e elétrons de alta energia e íons H+.
No Ciclo de Krebs são liberados elétrons, que são transportados por duas moléculas, o 
NAD+ (nicotinamida adenina dinucleotídeo) e o FAD (Flavina adenina dinucleotídeo).
O NADH e o FADH2 formados, vão para a última etapa, onde os elétrons passam de 
forma sequencial, pela cadeia respiratória (ou cadeia transportadora de elétrons) para as 
moléculas presentes na membrana das cristas mitocondriais, liberando energia, por um 
processo denominado Fosforilação Oxidativa.
Na fosforilação oxidativa, os elétrons liberam energia suficiente para os íons H+ 
passarem da matriz para o espaço intermembranoso, que se acumulam e tendem a se 
difundir para matriz, mas só podendo passar atravessando a enzima ATP sintase, que 
sintetiza ATP.
As mitocôndrias apresentam DNA próprio, que são várias cópias de pequenas moléculas 
circulares que codificam algumas proteínas que participam da fosforilação oxidativa.
A maior parte das proteínas mitocondriais são codificadas por cerca de 37 genes que 
estão localizados no núcleo da célula.
A teoria da endossimbiose consiste em supor que mitocôndrias (e cloroplastos), em um 
passado distante, eram bactérias aeróbias que foram incorporadas pelas células 
eucariontes anaeróbias, passando a utilizar o oxigênio para produção de energia, de forma 
muito mais eficiente.
Algumas evidências que suportam a teoria da endossimbiose, tais como: a presença de 
DNA próprio, circular como nas bactérias e com mesmo código genético, os ribossomos 
mitocondriais se assemelham aos ribossomos bacterianos, a membrana mitocondrial 
interna se assemelha à membrana das bactérias e a capacidade de se multiplicar dentro da 
célula, por fissão, da mesma forma que as bactérias se multiplicam.
4.3. Cloroplastos
Os cloroplastos fazem parte de um grupo de organelas chamadas de plastos ou plastídeos, 
estando presentes em células vegetais e algas.
Os cloroplastos conferem coloração verde às algas e plantas, devido ao seu conteúdo de 
clorofila, um pigmento verde, sendo responsáveis pelo processo de Fotossíntese.
Os cloroplastos apresentam duas membranas, que formam o envelope do cloroplasto. 
Entre as duas membranas há um espaço intermembranas. No seu interior existem os 
tilacoides, que são como sacos achatados e empilhados, formando o grana. Nos tilacoides 
ocorre uma importante etapa da fotossíntese, a captação da energia luminosa.
O processo de fotossíntese consiste na utilização de energia luminosa para fixação do 
carbono, do gás carbônico da atmosfera, produzindo glicose, que é fonte para produção 
de energia, e oxigênio para todos os seres vivos.
A fotossíntese ainda promove a redução da quantidade de gás carbônico da atmosfera.
A colaboração existente entre o cloroplasto e a mitocôndria na célula vegetal, uma vez 
que o cloroplasto fixa o carbono e o açúcar resultante pode ser armazenado no cloroplasto 
ou direcionado para o citoplasma onde é destinada a produção de ATP nas mitocôndrias 
ou exportado para o restante dos tecidos.
Estratégias de Aprendizagem
O aluno deverá relembrar que o citoplasma das células eucariotas é composto por uma 
variedade de compartimentos fechados chamados de organelas citoplasmáticas, tendo 
cada uma um papel crucial para a sobrevivência da célula. 
É necessário entender a morfologia de duas organelas principalmente, as mitocôndrias e 
os cloroplastos. Ressaltando que a respiração celular aeróbia promove a liberação de CO2 
e produção de ATP a partir de uma molécula de glicose e oxigênio disponível, sugerindo, 
portanto, o grande papel das mitocôndrias ao metabolismo energético. Por outro lado, o 
aluno deve compreender que os cloroplastos são cruciais para que as células vegetais 
realizem fotossíntese, processo esse que promove a utilização de energia luminosa para 
fixação do carbono, do gás carbônico da atmosfera, produzindo glicose e oxigênio a 
partir de sais minerais e água. 
Deve ficar claro para o aluno que as mitocôndrias são importantes na produção de ATP 
em aerobiose nas células animais, e que esse metabolismo oxidativo nas células vegetais 
depende do gás oxigênio e da glicose resultantes da fotossíntese.Para aprofundar o estudo o aluno deverá ler com atenção o material didático, acessar o 
livro virtual, busca de informações complementares em outros livro e em artigos 
científicos, retomar o que foi apresentado na aula e navegar no SAVA utilizando os 
objetos de aprendizagem referentes à aula como quiz, atividade e vídeos complementares.
Vídeo 1- "Teoria da Endossimbiose"- O vídeo mostra a entrada na mitocôndria e do 
cloroplasto (que eram procariontes) nas células eucariontes.
Link: https://www.youtube.com/watch?v=Maf_v-37nlM.
Vídeo 2- "Experiência da Fotossíntese em Elodea"- O vídeo mostra a experiência da 
fotossíntese usando a planta aquática Elodea. O experimento usa bicarbonato de sódio 
como fonte de CO2 e luz de uma lâmpada de 40W. A ideia é causar a produção de bolhas 
pelos caules da planta, provando assim que a fotossíntese produz O2. 
Link: https://www.youtube.com/watch?v=Az3dA-Gf1KQ
Alguns vídeos complementares são sugeridos alunos para a melhor compreensão do tema 
abordado em sala de aula. Seguem, abaixo, links desses vídeos complementares:
1) Fotossíntese
https://www.youtube.com/watch?v=oLjjv5w3Amw
2) Experiência de fotossíntese em Elodea
https://www.youtube.com/watch?v=Az3dA-Gf1KQ
3) Cloroplastos
https://www.youtube.com/watch?v=s89pLHApaeY
4) Mitocôndria
https://www.youtube.com/watch?v=cCJhoUJ_7ow
5) Mitocondria.wmv Aula de Mariana Donato vídeo 5
https://www.youtube.com/watch?v=PQ0qXgUPe-0
6) Respiração celular e a célula
https://www.youtube.com/watch?v=Rp-AUlFIBpI
7)Respiração celular - Via Glicolítica - parte 2.mpg
https://www.youtube.com/watch?v=jM9Nwglquic
8) Cloroplasto.wmv Aula de Mariana Donato vídeo 2
https://www.youtube.com/watch?v=mpjkbVro-5Q
9) Animación Fotosintesis en 3D traducida al español
https://www.youtube.com/watch?v=AjQd-TaQpuQ
10) Cromatografía de unas hojas de espinaca
https://www.youtube.com/watch?v=xX_QSwSjsj8
11) Mitochondrial DNA
https://www.youtube.com/watch?v=kS5qREISS-Q
12) A Cure for Mito
https://www.youtube.com/watch?v=XX7irov3uKw
Indicação de Leitura Específica
Leitura do Capítulo 5 do livro Introdução à Biologia Celular 
Capítulo 5: Componentes Citoplasmáticos
Aplicação: articulação teoria e prática
Nas aulas serão utilizados objetos de aprendizagem para articulação da teoria e da prática. 
No SAVA estão disponíveis quiz, atividades, vídeos apresentados na aula e outros vídeos 
complementares referentes aos conteúdos da aula.
Exercício proposto em aula:
1) (Fuvest-SP) As mitocôndrias são consideradas as ?casas de força? das células vivas. 
Tal analogia refere-se ao fato de as mitocôndrias:
 
a) Estocarem moléculas de ATP produzidas na digestão de alimentos.
b) Produzirem ATP com utilização de energia liberada na oxidação de moléculas 
orgânicas.
c) Consumirem moléculas de ATP na síntese de glicogênio ou de amido a partir de 
glicose.
d) Serem capazes de absorver energia luminosa utilizada na síntese de ATP.
e) Produzirem ATP a partir da energia liberada na síntese de amido ou de glicogênio.
2) (Fuvest-SP) Em artigo publicado no suplemento mais, do jornal Folha de São Paulo, 
de 6 de agosto de 2000, José Reis relata que pesquisadores canadenses demonstraram que 
a alga unicelular Cryptomonas resulta da fusão de dois organismos, um dos quais 
englobou o outro ao longo da evolução. Isso não é novidade no mundo vivo. Como relata 
José Reis:[...] É hoje corrente em Biologia, após haver sido muito contestada 
inicialmente, a noção de que certas organelas [...] são remanescentes de células que em 
tempos idos foram ingeridas por célula mais desenvolvida. Dá-se a esta o nome de 
hospedeira e o de endossimbiontes às organelas que outrora teriam sido livres.
São exemplos de endossimbiontes em células animais e em células de plantas, 
respectivamente:
a) Aparelho de Golgi e centríolos. 
b) Centríolos e vacúolos 
c) Lisossomos e cloroplastos. 
d) Mitocôndrias e vacúolos. 
e) Mitocôndrias e cloroplastos. 
Considerações Adicionais
Para próxima aula Leitura do Capítulo 5 do livro Introdução à Biologia Celular 
Capítulo 5: Componentes Citoplasmáticos