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09/12/2013 1 Mitocôndrias: transformação de energia pelas células Ultraestrutura das mitocôndrias • Detectadas em microscopia óptica (2 a 8mm) Mitocôndrias em forma de bastonetes Células epiteliais dos túbulos renais, hematoxilina férrica, 950X • Detalhes – ME 09/12/2013 2 • Forma: esféricas, alongadas • Quantidade de mitocôndrias • Localização intracelular Ultraestrutura das mitocôndrias • membrana mitocondrial externa (50% lipideo) • espaço intermembranas/intermembranoso • membrana mitocondrial interna – cristas (80% proteína) - corpúsculos elementares • matriz mitocondrial - DNA, RNA e ribossomos Ultraestrutura das mitocôndrias 09/12/2013 3 Biogênese das mitocôndrias • Novas organelas – multiplicação celular / substituição de organelas • Divisão mitocôndrias já existentes Biogênese das mitocôndrias • Genôma mitocondrial e dependência nuclear • Herança materna Acredita-se que as mitocôndrias do espermatozóide dos mamíferos são geralmente destruídas pelo óvulo após a fertilização. Biogênese das mitocôndrias • Origem endossimbiótica das mitocôndrias - DNA, RNA e ribossomos - Membrana dupla - Auto-replicação 09/12/2013 4 Mudanças principais Célula eucarionte Célula procarionte -Desenvolvimento do sistema de membranas . -Células adquiriram mais DNA, mecanismos para dobragem, estabilização e replicação mais elaborados. -Desenvolvimento do citoesqueleto. -Englobamento de bactérias aeróbicas e bactérias fotossíntéticas - endossimbiose 10 Englobamento de bactérias - Endossimbiose Mitocôndria e Cloroplastos –Organela envolvidas em transformações energéticas. Células procariontes fotossintéticas http://noticiassobrelaciencia.blogspot.com.br/ Junqueira e Careniro, 2005 11 Endossimbiose • Evidências: - Mitocôndrias e cloroplastos possuem um genoma de DNA circular, como o das bactérias; - Essas organelas possuem duas membranas sendo uma semelhante às membranas bacterianas enquanto a externa assemelham-se à membrana das células eucariontes hospedeiras. 12 09/12/2013 5 Assim foram formadas células eucariontes http://noticiassobrelaciencia.blogspot.com.br/ 13 Para que as células necessitam de energia? • Multiplicação • Movimentação • Síntese de biomoléculas • Condução de impulso • Secreção Transformação de energia 09/12/2013 6 De onde vem a energia necessária para as atividades celulares? •compostos orgânicos " carboidratos, lipídeos e proteínas proteínas " aminoácidos polissacarídeos " monossacarídeos triglicérides " ácidos graxos + glicerol CO2 + H2O ENERGIA Transformação de energia Como a energia contida nos compostos orgânicos é utilizada pela célula? • ATP " adenosina tri-fosfato ðMOEDA ENERGÉTICA DA CÉLULA contração muscular, síntese de biomoléculas, secreção de hormônios, divisão celular ADP + Pi ATP Transformação de energia ADP + Pi proteínas " aminoácidos polissacarídeos " monossacarídeos triglicérides " ácidos graxos + glicerol CO2 + H2O ATP ATP – moeda energética da célula Liberação de energia quando do rompimento das ligacões Transformação de energia Energia útil (realizar trabalho) 09/12/2013 7 Como a energia é “mantida” nas células? • ATP " energia para uso imediato ð abundante, instável (não estocável – ressíntese) • lipídeos (triglicérides) e carboidratos (glicogênio) " forma de armazenamento ð estáveis, mobilização complexa Transformação de energia Quais as principais fontes energéticas? • carboidratos energia para as funções elementares, as reservas de glicogênio são suficientes para suprir as necessidades energéticas (ATP) do indivíduo por 18/24 horas • lipídeos situações de alta demanda energética ð atividades físicas de longa duração, as reservas de lipídeos são suficientes par suprir as necessidades energéticas do indivíduo de 1 a 3 meses • proteínas apenas em situações extremas (ex.: 24 horas de jejum) ou patológicas Transformação de energia Catabolismo dos nutrientes – respiração celular glicólise anaeróbica (só carboidratos) • transformação de uma molécula de glicose (6C) em duas moléculas de piruvato (3C), • ocorre no citosol, • parte da energia contida na glicose é utilizada para transformar o ADP e Pi em ATP (apenas 3%), • não depende da participação do O2 (anaeróbica) • vantagem: processo rápido e não depende do suprimento de O2, • desvantagem: produz pouco ATP (2 moles de ATP para cada mol de glicose) glicose piruvato GL IC Ó LI SE FO SF O RI LA ÇÃ O O XI DA TI VA Transformação de energia 09/12/2013 8 fosforilação oxidativa (carboidratos, lipídeos e proteínas) • oxidação completa de piruvato a CO2 e H2O, • ocorre na mitocôndria, • o restante da energia contida na glicose é utilizada para transformar ADP e Pi em ATP (mais de 80%), • depende da participação do O2 (aeróbica), • vantagem: produz muito ATP (28 moles de ATP para cada mol de glicose), • desvantagem: processo lento e depende de um suprimento adequado de O2. • ocorre em três etapas: 1 – formação de acetil CoA (matriz) 2 – ciclo do ácido cítrico (matriz) 3 - cadeia de transporte de elétrons (cristas) MMI MME cristas matriz Transformação de energia 2 – ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs) • retirada de elétrons da acetil CoA que serão utilizados na próxima etapa para a síntese do ATP, • os elétrons são transferidos para moléculas que têm como função carrear os elétrons para a cadeia de transporte de elétrons: NAD+ + elétrons " NADH FAD + elétrons " FADH2 • apenas uma pequena parte da energia contida nas biomoléculas (carboidratos, lipídeos e proteínas) é utilizada para a produção de ATP nesta etapa. Transformação de energia 3 – cadeia de transporte de elétrons • os elétrons transportados por NADH e FADH2 (retirados da acetil CoA no CAC) são transferidos para proteínas localizadas na crista mitocondrial (enzimas e citocromos), • o fluxo de elétrons pelas proteínas que formam a cadeia de transporte de elétrons fornece energia para a síntese de ATP, • grande quantidade de ATP é produzido neste processo (28 moles de ATP para cada mol de glicose ingerida). cadeia de transporte de elétrons MME cristas espaço intermembranas Transformação de energia 09/12/2013 9 Cloroplastos
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