Mitocôndria e peroxissomo: estrutura e composição química e Transformação e armazenamento de energia: aspectos funcionais da mitocôndria

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Aula 09 (Teórica)
Mitocôndria e peroxissomo: estrutura e composição química
Transformação e armazenamento de energia: aspectos funcionais da mitocôndria
Considerações gerais
As mitocôndrias e os peroxissomos são encontrados apenas em células eucariontes
As mitocôndrias e os peroxissomos são sítios importantes de utilização de oxigênio
Utilizam oxigênio molecular para 
realizar reações oxidativas
Mitocôndrias
e peroxissomos
As proteínas que formam os peroxissomos e a maioria que forma as mitocôndrias são sintetizadas nos poliribossomos livres no citosol
Mitocôndria
Estrutura
Tem como característica morfológica principal 
uma enorme quantidade de membranas internas
Mitocôndria
Membrana interna
Membrana 
externa
Matriz mitocondrial
Crista mitocondrial
Espaço intermembranas
Diâmetro das mitocôndrias: 
De 0,5 a 1,0 mm
Comprimento das mitocôndrias: 
De 0,5 até 10 mm
As mitocôndrias estão presentes na mesma quantidade nos
 diferentes tipos celulares?
São móveis por estarem freqüentemente associadas a 
microtúbulos e mudam constantemente suas formas 
Não, são mais numerosas nas células com metabolismo alto.
As mitocôndrias são descritas como cilindros alongados
Por exemplo: células musculares e células do fígado
Composição bioquímica da Mitocôndria
Cada mitocôndria é limitada por duas membranas altamente especializadas
Essas membranas são formadas por uma 
bicamada de fosfolipídeos e proteínas
A membrana mitocondrial externa é lisa e muito
 permeável a diversos tipos de moléculas 
Membrana externa
Essa permeabilidade é devida à presença de proteínas 
intercaladas na membrana chamadas de PORINAS
A membrana mitocondrial externa é rica em colesterol 
sendo muito parecida com a membrana plasmática
das células eucariontes
Essas proteínas transportadoras formam grandes canais
aquosos através da bicamada lipídica funcionando como
um filtro que é permeável à moléculas que entram no espaço
intermembranas mas que não passam pela membrana interna
A membrana mitocondrial interna é altamente especializada
Membrana interna
Possui impermeabilidade à íons devido a uma grande porção do duplo 
fosfolipídeo CARDIOLIPINA que é constituído de quatro ácidos graxos
A membrana mitocondrial interna é parecida com a
 membrana plasmática das células procariontes
A membrana interna possui uma variedade de proteínas transportadoras
que a tornam SELETIVAMENTE permeável às pequenas moléculas
A membrana interna apresenta invaginações geralmente
em forma de prateleira, formando as CRISTAS que aumentam
muito a superfície dessa membrana
Matriz mitocondrial
Contém uma mistura altamente concentrada de centenas de enzimas, 
contém também DNA, ribossomos, tRNA, mRNA e rRNA
Espaço intermembranoso
Contém enzimas e acumula prótons transportados da matriz
Corpúsculos elementares
Contém um complexo protéico com atividade de síntese de ATP
Mitocôndria
Para aumentar seu número, as mitocôndrias dividem-se por bipartição
As mitocôndrias não funcionantes ou desnecessárias são destruídas por autofagia
 As células procariontes não tem mitocôndrias e as enzimas
correspondentes estão situadas sobre a membrana plasmática.
Peroxissomos
Estrutura
Diferem da mitocôndrias em muitos aspectos,
visto que são envolvidos por uma única membrana
e não possuem DNA ou ribossomos
Os peroxissomos são organelas esféricas envolvidas por membrana 
que tem a forma vesicular com tamanho de 0,3 a 1,0 micrômetro
A sua matriz é granulosa e contém enzimas oxidativas principalmente 
a catalase, enzima que converte o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio
Transformação e armazenamento de energia: aspectos funcionais da mitocôndria
Considerações gerais
O que a célula precisa para realizar suas atividades?
Como a célula obtém essa energia?
Energia
Através da quebra de moléculas alimentares
Onde a energia fica armazenada nessas moléculas alimentares?
Nas ligações covalentes existentes entre os átomos dessas moléculas
Como são formadas essas moléculas energéticas?
Quem são essas moléculas energéticas produzidas na fotossíntese?
São os hidratos de carbono, principalmente as hexoses que além de 
fontes de energia também são fontes de CARBONOS que serão
utilizados para a síntese de diversas moléculas
E são as membranas das células vegetais que têm papel central
nessa conversão de energia
Esse processo é chamado de FOTOSSÍNTESE
Através da transformação de energia solar em energia de ligações químicas
Respiração Celular
É o processo que consome oxigênio molecular e produz gás carbônico
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Calor (ENERGIA)
A combustão da glicose gera 690 Kcal/mol
É um processo violento que se ocorresse dentro de uma célula, ela se queimaria instantaneamente
As células não usam diretamente essa energia liberada, 
elas desenvolveram um sistema que oxida lentamente as
 moléculas alimentares, liberando energia gradualmente
Essas energias graduais vão sendo armazenadas em moléculas intermediárias chamadas de ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)
Etapas da Respiração Celular
Glicólise
É a etapa anaeróbia da respiração
Ocorre no citosol sem consumo de oxigênio molecular O2
A glicólise consiste em um conjunto de 10 reações de degradação da glicose, onde cada uma dessas reações produz um açúcar intermediário 
A molécula de glicose (com seis átomos de C) é convertida 
em duas moléculas de PIRUVATO, cada uma contendo 3 C
Etapas iniciais da glicólise
São hidrolizadas duas moléculas de ATP
Etapas finais da glicólise
São produzidas quatro moléculas de ATP
Ao final da glicólise há um ganho de duas moléculas de ATP
Glicólise
Apesar do O2 não participar da glicólise, ocorre oxidação
Há remoção de elétrons dos carbonos
da glicose pelo NAD+ 
(nicotinamida adenina dinucleotídeo) 
produzindo NADH (carreador de elétrons)
Etapas da Respiração Celular
Fosforilação oxidativa
É a etapa aeróbia da respiração
Ocorre nas mitocôndrias
A fosforilação oxidativa envolve três mecanismos distintos, mas que se 
entrelaçam intimamente: produção de acetilcoenzima A, ciclo do ácido cítrico e o sistema transportador de elétrons 
Produção de acetil-CoA
O piruvato derivado da glicólise atravessa as membranas mitocondrias e na matriz gera acetato que se liga a coenzima A
A transformação do piruvato em acetil-CoA é realizado por um sistema multienzimático presente na matriz mitocondrial. Nessa etapa o gás carbônico é eliminado da mitocôndria
Ciclo do ácido cítrico
Também chamado de ciclo de Krebs,
é uma seqüência cíclica de reações enzimáticas onde ocorre a produção gradual de elétrons e prótons.
Os elétrons são captados por transportadores de elétrons, NAD, FAD 
(flavina adenina dinucleotídeo) e citocromos, em um processo de oxidorredução. O hidrogênio é liberado na matriz mitocondrial na forma de prótons (H+)
A função principal do Ciclo do ácido cítrico é produzir elétrons com alta energia e prótons gerando gás carbônico
Sistema transportador de elétrons
É uma cadeia formada por enzimas e
compostos não enzimáticos
Ao longo dessa cadeia, são transportados elétrons de alta energia, que vão gradualmente cedendo essa energia para a síntese de ATP
Esse processo é eficiente e produz 36 mols de ATP
Ao chegarem ao fim do sistema transportador, os elétrons ativam moléculas de oxigênio produzindo O- , esse oxigênio com um elétron a mais combina-se com prótons, produzindo água.
Respiração Celular