14 Mitoc Cloropl Peroxis UTFPR COBIO BioCel (1)

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04/05/2016
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PFFPFF
MITOCÔNDRIA
CLOROPLASTOS
PEROXISSOMOS
Licenciatura em Ciências Biológicas – 1ºP
Biologia Celular
Profª Dra. Patricia Franchi de Freitas
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MITOCÔNDRIASMITOCÔNDRIAS
• organelas citoplasmáticas
• encontradas em todas as células 
eucarióticas aeróbicas
• principal função: captar energia de 
carboidratos, lipídios e aminoácidos 
e convertê-la em ATP
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CARACTERÍSTICAS GERAIS:
• organelas arredondadas ou 
alongadas presentes no citoplasma
• 0,5 a 1m de diâmetro e 0,5 a 10 
m de comprimento
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localizam-se geralmente próximas a 
locais que necessitam de energia:
- base do flagelo dos espermatozóides
- entre miofibrilas musculares
- próximas da base dos cílios
peça 
intermediária
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• únicas organelas que possuem DNA próprio e circular, que codifica
tRNAs, rRNAs e mRNAs para algumas proteínas mitocondriais
Célula de Euglena gracilis:
vermelho (DNA nuclear)
verde (matriz mitocondrial)
amarelo (DNA mitocondrial)
O DNA mitocondrial
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FUNÇÕES
• papel crucial na geração da energia metabólica nas células 
eucarióticas  fosforilação oxidativa
• participam da síntese de hormônios esteróides
• participam do desencadeamento da apoptose
• seqüestro e armazenamento de cálcio
• manutenção da temperatura corporal  termogenina
• síntese de algumas proteínas mitocondriais:
- subunidades da ATP sintase
- complexos da cadeia respiratória
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COMPONENTES DA MITOCÔNDRIA
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 Membrana mitocondrial externa
• lisa, muito permeável: moléculas com peso molecular abaixo de
5KDa entram e saem facilmente  porinas: canais com 1nm de
diâmetro
• rica em colesterol
• tipo plasmática: 50% lipídios e 50% proteínas
• contém enzimas relacionadas com a síntese de lipídios
matriz
crista
membrana 
interna
membrana 
externa
espaço intermembranoso
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 Membrana mitocondrial interna 
• pouco permeável, tipo funcional: 80% proteínas e 20% lipídios
• rica em cardiolipina (fosfolipídio com 4 ácidos graxos - isolamento
elétrico e redução da permeabilidade)
• contém: - sistemas específicos de transporte
- os componentes da cadeia transportadora de elétrons
- os corpúsculos elementares com função ATP sintase
Corpúsculo 
elementar:
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...membrana mitocondrial interna (continuação)
• apresenta invaginações em forma de prateleiras, formando as 
cristas mitocondriais  aumentam a área e eficiência funcional 
dessa membrana
• variam em quantidade dependendo da necessidade energética de 
cada célula
Mais AtivasMais Ativas
Menos AtivasMenos Ativas
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 Espaço intermembranoso
• composição química semelhante à do citoplasma  membrana
mitocondrial externa é muito permeável
• acumula prótons (H+) vindos da matriz mitocondrial
matriz
crista
membrana 
interna
membrana 
externa
espaço intermembranoso
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Matriz mitocondrial
• substância finamente granulosa e eletrodensa
• contém:
- enzimas que metabolizam piruvato e ácidos graxos 
produzindo acetilcoenzima A
- enzimas do ciclo do ácido cítrico
(Ciclo de Krebs)
- enzimas da replicação e da síntese
de proteínas
- 2 a 10 unidades circulares de DNA
mitocondrial
- grânulos densos de cálcio
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Plasticidade mitocondrial
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• biogênese  divisão binária 
(fissão)
• origem materna  ovócito
FISSÃO
FUSÃO
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Número
Localização
Tamanho
Forma
mantidos
Crescimento
Fissão e fusão
Plasticidade
Associação a filamentos do citoesqueleto: 
microtúbulos  motilidade e ancoragem
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ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS
Hipótese: teoria da endossimbiose
membranas 
internas
célula eucariótica 
ancestral
núcleo
bactéria
primeira célula 
eucariótica
mitocôndria 
com dupla 
membrana
Bactérias teriam sido fagocitadas  escapado dos processos 
de digestão das células  estabelecido simbiose celular
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Fatores que sugerem a origem endossimbiótica:
• genoma compacto: semelhante ao genoma de bactérias
• presença de DNA próprio
• DNA mitocondrial circular: distribuído em vários agrupamentos
chamados de nucleóides, desprovidos de histonas, como em bactéria
• presença de três tipos de RNAs
• mecanismo de auto-reprodução por fissão
• ribossomos semelhantes aos de bactéria
• sensibilidade à antibióticos que afetam síntese protéica de modo
similar a bactérias
• mRNA formado apenas por exons  sem íntrons, como em
bactérias
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Mitocôndrias se associam aos microtúbulos:
MicrotúbulosMitocôndrias
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A seqüência sinal:
• é N-terminal 
• é uma alfa-hélice anfipática, 
carregada positivamente

assim, o potencial eletroquímico 
através da membrana mitocondrial 
interna atrai a seqüência sinal
Seqüência sinal
Proteínas que devem ser importadas do citosol para a mitocôndria 
possuem uma seqüência sinalseqüência sinal
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Seqüência sinal Primeira seqüência sinal
Segunda 
seqüência 
sinal
Proteína para 
a matriz 
mitocondrial
Proteína para o espaço 
intermembranoso
Seqüência 
sinal é 
degradada
Primeira 
seqüência 
sinal é 
degradada
Segunda 
seqüência 
sinal é 
degradada
citosol
espaço 
intermembranoso
matriz
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GERAÇÃO DE ENERGIA
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OBTENÇÃO DE ENERGIA
Transformação de energia nas células:
AUTOTRÓFICOS 
Cloroplastos  fotossíntese:
capta energia luminosa  transforma em energia química que é 
armazenada nas ligações covalentes entre átomos de várias 
moléculas
HETEROTRÓFICOS
Mitocôndrias  respiração celular:
oxidação de moléculas orgânicas  a energia contida nas ligações 
covalentes entre átomos é utilizada para a síntese de ATP
PFF
Fluxo de energia e reciclagem química no ecossistema
Energia luminosa
Energia térmica
ecossistema
Cloroplasto: 
fotossíntese
Mitocôndria: 
respiração celular
Energia para a maior parte do trabalho celular
Moléculas + o2
orgânicas
autotróficos
heterotróficos
CONVERSÃO 
DE ENERGIA
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OBTENÇÃO DE ENERGIA – CÉLULAS HETEROTRÓFICAS
 2 mecanismos de obtenção de energia:
• Glicólise anaeróbica: ocorre no citosol
• Fosforilação oxidativa: ocorre nas mitocôndrias
Mitocôndrias  a energia existente nas ligações covalentes 
das moléculas derivadas dos alimentos é transferida de forma 
gradual para o ADP  ATP.
Nem toda a energia química depositada nas moléculas 
provenientes dos alimentos é utilizada para a síntese de ATP, 
parte da energia perde-se sob a forma de calor (~60%).
Cadeia 
transportadora 
de elétrons ATP sintase: corpúsculo elementar
Ciclo do ácido 
cítrico ou de Krebs
Acetil CoA
Moléculas da alimentação no citosol
Glicose Piruvato 
Ácidos graxos
Glicólise
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CLOROPLASTOSCLOROPLASTOS
• organela citoplasmática
• presentes em células vegetais, desde 
algas até vegetais superiores
• é onde ocorre a fotossíntese
• são delimitados por duas 
membranas:
- externa  altamente permeável
- interna  impermeável à muitas 
substâncias
• ambas são totalmente permeáveis ao 
CO2
substrato para síntese de 
carboidratos
estroma
espaço do 
tilacóide
membrana 
do tilacóide
membrana 
interna
membrana 
externa
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CLOROPLASTOSCLOROPLASTOS
estroma
membrana 
interna
espaço 
intermembrana
membrana 
do tilacóide espaço do 
tilacóide
membrana 
externa
• membrana interna delimita o 
estroma  análogo à matriz 
mitocondrial
• no estroma:
- enzimas solúveis
- ribossomos (plastorribossomos)
- grãos de amido
- DNA circular e RNAs
- tilacóides  bolsas
membranosas achatadas,
de dois tipos:
1) tilacóides do granum: empilhados
2) tilacóides do estroma: ligamos grana
(conjunto de granum)
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CLOROPLASTOSCLOROPLASTOS
grão de 
amido
Origem:
 hipótese endossimbiótica: como mitocôndrias, mas 
neste caso o microorganismo que foi incorporado à célula 
eucariótica seria um microorganismo fotossintetizante
Biogênese:
 fissão
Luz
(energia luminosa)
converte
energia química
(ligações químicas dos carboidratos)
FOTOSSÍNTESE
Energia luminosa
Energia térmica
Cloroplasto: 
fotossíntese
Mitocôndria: 
respiração celular
Energia para a maior parte do trabalho celular
carboidratos + o2
Fluxo de energia e reciclagem química 
no ecossistema
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MITOCÔNDRIA CLOROPLASTO
crista membrana interna
membrana externa
espaço intermembrana
matriz estroma
espaço tilacóide
DNA
ribossomos
membrana tilacóide
MITOCÔNDRIAS x CLOROPLASTOSMITOCÔNDRIAS x CLOROPLASTOS
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PEROXISSOMOSPEROXISSOMOS
• organelas citoplasmáticas delimitadas por uma membrana
• possuem enzimas oxidativas
• realizam reações de oxidação que produzem peróxido de 
hidrogênio (H2O2)
• o peróxido de hidrogênio é utilizado pela catalase para oxidar 
vários substratos:
fenóis, ácido fórmico, formaldeído 
e álcool  este tipo de reação é 
importante em células do fígado 
e do rim
• outra função dos peroxissomos 
consiste na beta-oxidação dos 
ácidos graxos em acetil-CoA
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Origem:
 acredita-se que os peroxissomos derivam de 
regiões do retículo endoplasmático liso
Biogênese:
 fissão
Doenças Peroxissomais:
 se conhecem 17 doenças humanas: a maioria com 
comprometimento neurológico
16 delas  autossômicas recessivas
uma única  ligada ao cromossomo X
PEROXISSOMOSPEROXISSOMOS
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Referências Bibliográficas:
• ALBERTS, B., BRAY, D. & HOPKIN, K. Fundamentos da Biologia Celular. 2. ed. 
Porto Alegre: Artmed. 2006.
• DE ROBERTIS, E. M. F., HIB, J. & PONZIO, R. Biologia Celular e Molecular. 14. ed. 
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003.
• JUNQUEIRA , L. C. U. & CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 8. ed. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.
• AVERSI-FERREIRA, T. A. Biologia Celular e Molecular. São Paulo: Átomo, 
2008.BERKALOFF, A. 
• BERKALOFF, A. Biologia e fisiologia celular. São Paulo: Edgard Blücher. 2002.
• CARVALHO, H. F. A célula. 2. ed. Barueri: Manole, 2007.
• FERRI, M. G. Fisiologia e bioquímica da célula. São Paulo: Edgard Blücher, 1998.
• VIEIRA, E. C. & GAZZINELLI, G. Bioquímica celular e biologia molecular. 2. ed. 
Rio de Janeiro: Atheneu, 1996.
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