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OS ALIMENTOS SÃO DEGRADADOS POR ENZIMAS Quando os alimentos são ingeridos, os polissacarídeos, os lipídeos e as proteínas são divididos em moléculas menores pela ação das enzimas. São estabelecidas cadeias metabólicas degradativas, que nas primeiras etapas são distintas para cada tipo de alimento, se tornando nas etapas finais uma via metabólica comum. A cisão enzimática dos alimentos ocorre em três conjuntos orgânicos: o tubo digestório, o citosol e a mitocôndria. CARACTERÍSTICAS GERAIS São organelas que captam a energia depositada nas ligações covalentes das moléculas dos alimentos e transferem-na ao ADP. Uma vez formado, o ATP sai da mitocôndria e se funde com a célula de modo que sua energia possa ser usada em outras atividades celulares. Quando a energia do ATP é consumida, o ADP volta as mitocôndrias para receber nova “carga” de energia. Descrição geral da estrutura das Mitocôndrias Membrana externa: Membrana interna: Corpúsculos elementares Matriz mitocondrial: Ribossomos Espaço intermembranoso Cristas: Glóbulos elétron-densos fosfato de cálcio MITOCÔNDRIA MATRIZ MITOCONDRIAL Genoma e enzimas destinadas a reações centrais do metabolismo oxidativo. MEMBRANA INTERNA Principal local de síntese de ATP – pela sua formação e estrutura. 70% das proteínas envolvidas na fosforilação oxidativa estão na membrana interna. ENERGIA CELULAR FUNÇÕES QUE REQUEREM ENERGIA MOTILIDADE-CONTRAÇÃO BIOSSÍNTESE COMPONENTES CELULARES TRANSPORTE ATIVO TRANSMISSÃO DE SINAIS ENDOCITOSE-EXOCITOSE MITOSE-MEIOSE ATP ADP + Pi O2 Carboidratos Gorduras CO2 + H2O Fungo lêvedo Citosol METABOLISMO ANAERÓBICO DA GLICOSE GLICÓLISE FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA MAIOR RENDIMENTO ENERGÉTICO = 36 MOLS DE ATPS Piruvato oxidação água + CO2 + energia Três mecanismos: Produção de acetilcoenzima A (acetil-CoA) Ciclo do ácido cítrico Sistema transportador de elétrons PRODUÇÃO DE ACETILCOA E CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO ACETILCOENZIMA A É produzido a partir da coenzima A e de acetato originado do piruvato Ciclo do ácido cítrico CICLO DE KREBS Sequência cíclica de reações enzimáticas Desidrogenases, produção de elétrons e prótons (H+) Elétrons são captados por NAD (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo), FAD (Flavina Adenina Dinucleotídeo) e citocromos oxidorredução SISTEMA TRANSPORTADOR DE ELÉTRONS Citocromos compostos ricos em ferro Síntese de ATP 1mol de glicose = 36 mols de ATP Produz ao final ativação de oxigênio ficando com um elétron produzindo água Fonte: Bases da biologia celular e molecular, 2006. OUTRAS FUNÇÕES DAS MITOCÔNDRIAS Remoção de Ca2+ do citosol – ocorre quando os níveis de Ca2+ no citoplasma crescem a níveis perigosos. Síntese de Aminoácidos – A partir de moléculas intermediárias do ciclo de Krebs, nas mitocôndrias dos hepatócitos realizam algumas etapas metabólicas, formando vários aminoácidos. Síntese de hormônios esteróides – Conversão de colesterol em pregnenolona. Morte celular Programada (apoptose) REPRODUÇÃO NAS MITOCÔNDRIAS Ocorre pela divisão de mitocôndrias pré-existentes, sendo esse processo determinado Fissão Binária, podendo ocorrer em qualquer fase do ciclo celular. Nem todas as mitocôndrias se dividem, sendo necessário que algumas se dividam repetidas vezes no curso de um mesmo ciclo. O DNA MITOCONDRIAL É DIFERENTE DO DNA NUCLEAR O DNA mitocondrial é circular e não possui histonas. É muito pequeno possuindo apenas 37 genes. Possui uma pequena quantidade de regiões não codificadoras. Gera 22 RNAt, em lugar dos 31 gerados pelo DNA nuclear. Possui várias cópias de um mesmo DNA, enquanto DNA nuclear possui apenas duas cópias. As mitocôndrias de qualquer indivíduo são de origem materna, pois são provenientes dos ovócitos. ORIGEM DAS MITOCÔNDRIAS Evidências: Se reproduzem por fissão binária, assim como as bactérias. Assemelham em forma e medidas e apresentam vários compartimentos em comum. Teoria da Endossimbiose: Células eucariontes anaeróbicas teriam incorporado em seu citoplasma bactérias aeróbicas, que depois de sucessivas mudanças adaptativas, converteram-se nas mitocôndrias atuais. CITOESQUELETO MOLÉCULAS MECÂNICAS Bases Moleculares do Citoesqueleto Citoesqueleto: Conjunto de elementos celulares que, em sintonia, são responsáveis pela integridade estrutural das células e por uma ampla variedade de processos dinâmicos, como a aquisição da forma, a movimentação celular e o transporte de organelas e outras estruturas citoplasmáticas; • Funções: - Estabilização da forma celular - Estruturação e organização do citoplasma - Locomoção - Transporte intracelular • É uma complexa rede citoplasmática de túbulos e filamentos CITOESQUELETO O citoesqueleto organiza o citoplasma As várias atividades do citoesqueleto dependem de três diferentes tipos de filamentos protéicos: -Microtúbulos: são formados por tubulina; -Microfilamentos: que são formados actina; -Filamentos intermediários: formados por uma família de proteínas fibrosas, tais como vimentina, queratina, desmina e etc. TIPOS DE CITOESQUELETO Filamentos Intermediários Microfilamentos Microtúbulos Componentes Tamanho Proteína Atividades Microtúbulos ~25nm Tubulina Formação do fuso mitótico, transporte de vesículas e outras organelas, formação de cílios, flagelos, centríolos e corpúsculos basais. Microfilamentos 5-7 nm Actina Endocitose, migração celular, citocinese. Filamentos intermediários 7-10 nm Citosqueratina Vimentina Periferina Desmina Sustentação, desmossomos, hemidesmossomos. • A Microscopia eletrônica mostrou que o citoplasma contém cilindros aparentemente ocos, muito delgados, que se estendem por todo o citoplasma, denominados microtúbulos; • Cada microtúbulo é formado pela associação de proteínas globulares chamadas tubulina, disposta em hélice; • Os microtúbulos podem se associar uns aos outros para formar estruturas mais estáveis como: centríolos, corpúsculo basal, flagelo e cílios. 1)Microtúbulos MICROTÚBULOS Microtúbulos Cílios e Flagelos Centríolos Estruturas estáveis formadas por microtúbulos Localização Centríolo Em todas as células animais Corpúsculo basal Na região de ancoragem e origem dos cílios Cílios Epitélio das tubas uterinas e das vias respiratórias Flagelo Espermatozóides MICROTÚBULOS • Heterodímeros: subunidades de alfa e beta tubulina ligadas, formando um tubo; • Equilíbrio dinâmico entre tubulina polimerizada e livre, porém existem µT muito estáveis; • Ponta+: polimeriza e despolimeriza rapidamente, o contrário ocorre com a ponta -; • Hidrólise do GTP em GDP: estabilidade do µT. • Relacionados ao tráfego de vesículas, posicionamento de organelas, forma e formação do fuso mitótico durante a divisão celular. Remodelamento drástico Os microtúbulos entram na constituição de várias estruturas: Centríolos, fuso mitótico, raiosastrais de células em divisão, elementos longitudinais dos axônios, cílios e flagelos Existem contudo diferenças na sua estabilidade: -Os microtúbulos de cílios e flagelos são muito estáveis; -Os microtúbulos do fuso mitótico são lábeis e transitórios. O padrão de distribuição dos microtúbulos oscila ao longo do ciclo celular entre uma rede complexa durante a interfase e uma distribuição restrita ao fuso durante a mitose. Os microtúbulos apresentam polaridade: Extremidades [+] e [-] ** Centríolos • Cada célula possui um par de centríolos, que se localizam próximas ao núcleo e ao aparelho de golgi, numa região denominada centrossomo ou centro celular; • Cada centríolo é constituído por um material amorfo no qual são colocados 27 microtúbulos, •Uma das principais funções dos centríolos é orientar a divisão celular, pois eles originam uma estrutura denominada fuso mitótico, onde se prendem os cromossomos. FILAMENTOS DE ACTINA Polímeros de actina, duas fitas helicoidais, não formam tubos; Equilíbrio dinâmico entre actina livre e polimerizada, no filamento presença de ATP em cada molécula; Apresenta ponta + (polimeriza/despolimeriza rapidamente) e ponta – (polimeriza/despolimeriza lentamente). Filamentos localizados por toda célula, em alta concentração próximo a membrana plasmática; Relacionados a movimento da célula (migração celular); • Diversas proteínas interagem com filamentos de actina; • Proteína motora principal: miosina. FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS Grande família de proteínas, formam filamentos semelhantes a “cabos de aço”; Queratina, vimentina, lamininas; Componentes de outras estruturas já vistas: a) Núcleo – formação da lâmina nuclear; b) Junções de Adesão – Desmossomos e Hemidesmossomos. Obs: a resistência à tensão dos tecidos conferida pelos demossomos é resultado da ligação entre os citoesqueletos (FIs) das células adjacentes. Proteínas que constituem os filamentos intermediários Localização Queratinas Pêlos, unhas e chifre Vimentina fibroblastos Desmina Células musculares Proteína ácida da glia Astrócitos e células de Schwann DIFERENÇAS ENTRE FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS (FI) E MICROTÚBULOS/MICROFILAMENTOS (µT/µF). 1. FIs são constituídos por polipeptídios diferentes, embora exibam certa homologia; 2. FIs não são formados por sub-unidades protéicas globulares, mas sim fibrosas; 3. FIs não têm a dinâmica de polimerização/despolimerização dos µT e µF. São bem mais estáveis; 4. FIs não estão envolvidos diretamente com movimentos; 5. FIs não têm nucleotídios fosfatados ligados (ATP ou GTP); 6. FIs não exibem polaridade; 7. FIs não crescem ou se polimerizam apenas pelas pontas, mas também são adicionadas sub-unidades nas laterais; 8. FIs, apesar da resistência, são os elementos mais flexíveis do citoesqueleto. Resistem ao estiramento de até 3x seu comprimento original, ficando mais finos. Também são capazes de se curvarem mais ao longo de seu comprimento.
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