AULA 9 mitocondrias e cloroplastos

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AULA 9 - MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS 
- É importante antes de começar esse assunto relembrar a linha do tempo celular: 
1. Surgimento da primeira célula 
2. Surgimento dos eucariontes 
3. Complexidade celular 
4. Multicelularidade. 
- É importante também lembrar 
da teoria da endossimbiose, 
muito aceita no meio da ciências 
hoje. Onde ''mitocôndrias'' e 
''cloroplastos'' foram 
endocitados. 
MITOCÔNDRIA - Organização e ultraestrutura 
- Presentes no citoplasma das células eucarióticas, sendo caracterizadas por 
uma série de propriedades morfológicas, bioquímicas e funcionais. 
- Sua forma varia muito, mas muitas vezes encontrada em forma arredondada 
ou alongada. Obs.: em apenas 20 minutos sua forma pode variar mais de 8 
vezes. 
- São mais numerosas em células com metabolismo energético mais alto, como as células musculares. 
Localizadas nos locais citoplasmáticos onde existem grande consumo de energia. 
- As mitocôndrias se distribuem por todo o citoplasma, mudando constantemente de posição pela 
atividade das proteínas motoras do citoesqueleto. 
 
- Membrana externa da mitocôndria: Possui grande quantidade de proteínas formadoras de canais 
(porinas: 1nm), com permeabilidade para moléculas menores de 5kDa; Rica em colesterol; Contém enzimas 
envolvidas na síntese de lipídeos e enzimas que convertem lipídeos em formas que possam ser 
metabolizadas na matriz mitocondrial. 
- Membrana interna da mitocôndria: É impermeável (pela grande quantidade de ácidos graxos); Possui 
numerosas cristas para o aumento da área de superfície total; Pobre em colesterol; Rica em cardiolipina 
(fosfolipídeos com 4 ácidos graxos), que dificulta a passagem de partículas com carga elétrica pela 
membrana, fundamental para formar o gradiente eletroquímico e processo quimiosmótico; É nela que se 
encontra inseridos os complexos da cadeia transportadora de elétrons, ou seja, é para o espaço 
intermembranas que vai grande quantidade de H+. Obs.: Mitocôndria Membrana interna Síntese de 
energia. 
- Espaço intermembranoso: Acumula prótons transportados da matriz mitocondrial (acoplamento 
quimiosmótico); A permeabilidade da membrana externa faz com que esse espaço seja quimicamente 
equivalente ao citosol. 
- Matriz mitocondrial: Substância granulosa e eletrodensa localizada no espaço interno da mitocôndria; 
Contém centenas de enzimas dos mais variados mecanismos que ocorrem na célula, como enzimas do ciclo 
do ácido cítrico, da β-oxidação dos ácidos graxos, da replicação, transcrição e tradução do DNA 
mitocondrial; Possui DNA, RNAs e ribossomos. 
 - Os ribossomos da matriz são semelhantes aos das bactérias (o que corrobora com a teoria da 
endossimbiose). Lembrando que os ribossomos são constituídos de duas subunidades (pequena e grande). 
 - O início da síntese proteica é permitida pelo formil-metionina e esta é sensíve ao antibiótico 
cloranfenicol, mas não ao antibiótico ciclo-hexamida. 
CLOROPLASTOS - Organização e ultraestrutura 
- Contém plastídeos que possuem o pigmento clorofila, originando o 
nome da organela. Sua origem vem de uma organela chamada 
protoplasto. 
- Sua forma e quantidade também é variada. 
- Movimentam-se em função da intensidade de luz incidente, o 
movimento leva o nome de ciclose. 
- Realizam fotossíntese, gerando compostos orgânicos e mais tarde moléculas de ATP. 
- São semelhantes as mitocôndrias, porém com o tamanho maior. 
- Membrana externa do cloroplasto: com porinas conferindo permeabilidade. 
- Membrana interna do cloroplasto: impermeável e contínua (sem cristas). 
- Espaço intermembranoso. 
- Membrana tilacoidal: envolvendo os tilacóides. 
- Estroma: semelhante a matriz mitocondrial. 
Biogênese 
- Material genético de ambos é circular e é só DNA, pois não está associado a proteína, mas também é 
dupla-fita. Obs.: Não é apenas um DNA por organela. 
- DNA mitocondrial: Sem íntrons; Códons diferentes dos eucariontes; Processamento simples com polyA 3', 
mas sem cap 5'. Em humanos possuem 16.569 pares de base, 2 rRNA, 22tRNA e 13mRNA, ter 13mRNA 
acarreta a condição de formar apenas 13 tipos de proteínas (quantidade insuficiente para produzir outras 
organelas a partir dela). 
- DNA dos cloroplastos: 121.024 pares de base; Possui 120 genes; Permite 30-200 cópias por organela. 
*Obs.: Ocorreu na evolução a perda do DNA mitocondrial para o núcleo, fazendo com que o DNA do núcleo 
tenha genes bacterianos. 
Síntese e endereçamento de proteínas -MITOCÔNDRIA 
- Todas as proteínas após serem sintetizadas ''sabem'' para onde 
estão indo pela sua sequência (peptídeo) sinal, sem essa 
importante sinalização ela fica no citosol. 
- Para a entrada dessas proteínas na mitocôndria é necessário as 
membranas mitocondriais possuírem proteínas traslocadoras. 
Estas então são nomeadas TOM (translocase da membrana 
externa de mitocôndrias) e TIM (translocase da membrana 
interna de mitocôndrias). 
- Na imagem ao lado, podemos ver um 
processo onde a sequência sinal 
mitocondrial é reconhecida por um 
receptor da membrana mitocondrial 
externa, esse receptor muda a 
conformação da proteína, linearizando-a 
pela característica estreita das 
translocases. O complexo sequência + 
receptor se difundem pela membrana até um sítio de contato (TOM e depois TIM). Dentro da matriz 
mitocondrial a sequencia sinal é clivada por uma peptidase de sinal. Obs.: as proteínas são importadas para 
dentro dos cloroplastos por um mecanismo similar. 
- A conformação 3D da proteína, no citosol, antes de ser linearizada é mantida por chaperonas HSP 70, na 
hora da entrada, quando se linearizam, perdem as chaperonas e para voltar na sua conformação dentro da 
matriz (só assim funcionarão), uma chaperona HSP 60 
(chaperonina) atua. 
- Das proteínas endereças á mitocôndria temos as que 
foram endereçadas para ME ou MI e as que foram 
endereçadas para matriz ou espaço intermembranas. 
Exemplo na imagem: 
 
Síntese e endereçamento de proteínas - 
CLOROPLASTO 
- Nos cloroplastos as translocases são chamadas 
de TOC (translocase da membrana externa de 
cloroplasto) e TIC (translocase da membrana 
interna de cloroplastos). 
- Na imagem ao lado o processo de entrada da 
proteína nos cloroplastos, semelhante ao que 
ocorre na mitocôndria, porém com algumas 
diferentes, como além de sequência sinal 
cloroplasto há também uma sequência sinal 
tilacóide. E logo abaixo os possíveis destinos das 
proteínas. 
MITOCÔNDRIA - Funções 
- 1. Produção de energia: 
 
- Especificando o processo da cadeia 
transportadora de elétrons: os complexos estão 
aderidos na membrana mitocondrial interna, e 
cada vez que é ligada a engrenagem deles há a 
passagem de prótons H+ para o espaço 
intermembranas, quando a quantidade é muito 
grande ele voltam para a matriz pela ATPsintase 
(que é a pá) fazendo com que ocorra a 
transformação ADP em ATP. 
- Há um tipo especializado de tecido adiposo 
onde as células adiposas são ricas em 
mitocôndrias. E essa volta de prótons gera 
energia em forma de calor (termogenina). 
- 2. β-oxidação de ácidos graxos; 3. Produção de calor; 4. Produção de hormônios esteroides; 5. 
Participação no Ciclo da Ureia; 6. 
Processos de morte celular (apoptose). 
CLOROPLASTOS - Funções 
- Fotossíntese: no caso das células 
vegetais a produção de energia tem 
como start a luz, e é na membrana 
tilacoidal que acontece o fluxo de H+. É 
dividida em duas fases. 
MITOCÔNDRIA - Biogênese 
- Por causa de sua alta elasticidade as mitocôndrias têm facilidade em se fusionar e fissionar. Sendo assim 
se originam pela divisão de mitocôndrias preexistentes, seu DNA próprio tem capacidade de se 
autoduplicar, paraestar na original e na que se originará. 
- A fusão mitocondrial conta com moléculas de GTP e a fissão conta com o auxilio da DRP1 (dinamina-1), 
essa molécula se conecta mitocôndria causando o estrangulamento que dá origem a duas mitocôndrias, 
também utiliza GTP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- O DNA mitocondrial e as mitocôndrias são um belo exemplo de herança materna, onde apenas a mãe 
transmite suas mitocôndrias para seus filhos (sexo masculino) e filhas (sexo feminino). As mitocôndrias 
paternas são reconhecidas, ubiquitinadas e 
destruídas --> mitofagia. 
- A biogênese dos cloroplastos é mais simples, em 
relação aos processos que estudamos, pois é na 
verdade a divisão de pro-plastídeo que mais tarde 
se diferencia. 
RELEMBRANDO A TEORIA DA ENDOSSIOBIOSE 
-Lynn Margulis foi a bióloga que propôs que 
mitocôndrias e cloroplastos teriam se originado a 
partir de eventos de endossimbiose distintos, que 
ocorreram no início da evolução das células 
eucarióticas. Onde: Cloroplasto – derivado de uma 
cianobactéria que foi endocitada por uma célula 
eucariótica ancestral e Mitocôndria – derivada de 
uma bactéria púrpura (proteobactéria: Rickettsia 
prowazekii) que foi endocitada por uma célula 
eucariótica ancestral. 
- Evidências da hipótese: Membrana externa semelhante à membrana de células eucarióticas; Membrana 
interna semelhante à membrana das bactérias; Presença de DNA circular e RNAs próprios; Ribossomos 
diferentes dos citosólicos e parecidos com os das bactérias; Auto-reprodução (se dividem); Síntese proteica 
se inicia com o aminoácido formil-metionina. 
-Todos os eucariontes possuem ou possuíram mitocôndrias, em alguns clados portanto não há mais a 
presença de mitocôndrias e sim mitossomos ou hidrogenossomos, que acredita-se que são mitocôndrias 
degeneradas. 
- Hidrogenossomos (mitocôndrias degeneradas): contém DNA e ribossomos, contém genes codificadores 
de proteínas que exibem estreita homologia com proteínas de bactérias. Não provêm energia equivalente 
a mitocôndria a partir da respiração, porém a produção de acetato no hidrogenossomos fornece às células 
mais energia quando comparada àquela que seria obtida se os produtos de fermentação fossem lactato ou 
etanol. Desse modo a mitocôndria e o hidrogenossomo podem ser considerados como organelas 
funcionalmente relacionadas, especializadas em estratégias metabólicas de produção de ATP distintas. 
- Mitossomos (mitocôndrias degeneradas): São mitocôndrias bastante reduzidas e desprovidas de 
proteínas da cadeia transportadora de elétrons e das enzimas do ciclo do Ácido Cítrico (ciclo de Krebs). 
Provavelmente, os mitossomos são mitocôndrias ainda mais degeneradas do que os hidrogenossomos, 
tendo perdido, aparentemente, todas as funções relacionadas à energia. 
AULA PRÁTICA - Célula Vegetal 
- A célula vegetal diferente da animal possui parede celular, vacúolo e plastídeos. 
- A parede celular é dividida em primária e secundária, 
ambas ricas em polissacarídeos, principalmente mas não 
unicamente, por exemplo também possui celulose. A 
celulose vem da membrana plasmática e os outros 
componentes do complexo de Golgi. 
- Parede celular: Matriz extracelular secretada como uma 
camada espessa, rígida e forte. 
- A celulose é o polissacarídeo estrutural mais 
abundante nas células vegetais, é constituída 
de unidades repetidas (homopolissacarídeo) 
de D-glicose. Essas unidades de glicose estão 
agrupadas na direção (β1-->4). Suas 
características incluem forte tendência à auto 
associação, grande resistência às forças de 
tração e alta insolubilidade em água. 
- A hemicelulose diferentemente da celulose não é um homopolissacarídeo, é extremamente heterogênea 
de polímeros de hexoses, sendo assim são classificadas dependendo dos açucares que as compõe. Exemplo 
de açucares: D-Galactose, D-Manoses, D-Xiloses entre outras hexoses. 
- A pectina é constituída por vários tipos de cadeias polissacarídicas caracterizada pela presença de resídios 
de ácido D-galacturônico. Essas cadeias são complexas e altamente ramificadas. Tem extrema importância 
visto que é a pectina que controla a entrada de íons e moléculas pela parede celular primária. Exemplo de 
moléculas que passam para célula pela determinação da pectina: Íons e moléculas pequenas (água e 
sacarose), passam livremente, moléculas < 15 kDa e hormônios de crescimento (auxinas, citocininas e 
giberelinas). 
- Além dos polissacarídeos há na parede outros componentes. Como a extensina: proteína rica em 
hidroxiprolina que ajuda a proteger ou a reparar as células danificadas, são proteínas de reconhecimento. E 
como a lignina: polímero fenólico, que dá à parede celular secundária, rigidez e impermeabilidade à água, 
é uma substância rígida, hidrofóbica e resistente à degradação que tem como função cimentar e ancorar 
fibras de celulose. Devido a sua dureza, impede que a célula seja danificada. 
- Os vegetais possuem dois tecidos bem importantes e estudados, o xilema e o floema, ambos formam 
canais de transportes. A grande diferença é que no xilema as células depositadas estão mortas e no floema 
as células estão vivas. 
- Parede Celular Primária: se desenvolve na célula 
jovem, é a única parede em células que se dividem 
ativamente, ou seja, células vivas. Aqui a estrutura 
microfibrilar de celulose é geralmente entrelaçada. 
- Parede Celular Secundária: se forma na superfície 
interna da parede primária, após cessar o crescimento 
desta. Depois da sua deposição, a célula para de 
crescer e morre. Essa parede é importante em células 
especializadas dando mais sustentação. Aqui quase não 
há ou há pouca pectina, proteínas e água e a estrutura 
microfibrilar de celulose é geralmente organizada e 
disposta em camadas. 
- A biossíntese dos componentes da parede ocorre em diferentes 
organelas. Polissacarídeos não celulósicos (pectinas, hemicelulose) 
são produzidos pelo CG, glicoproteínas são produzidos pelo RER e 
CG celulose produzida pelo complexo terminal da membrana. 
- As paredes se originam ao final de cada divisão celular. 
- As células vegetais podem estar 
conectadas entre si por canais, chamados 
plasmodesmos na parede celular, por ele há a passagem de líquido, solutos e macromoléculas. No interior 
dos plasmodesmos há uma estrutura cilíndrica e estreita, o desmotúbulo (contínuo com o REL de cada cel.). 
- O citoplasma de 
ambas as células é 
conectado pelos 
desmotúbulos por 
onde passa o REL. 
- Funções da parede celular: 
1. Sustentação e imobilidade celular: age como um ''esqueleto'' da planta e determina o formato celular e a 
forma da planta. 
2. Participa da aderência e interação com células vizinhas. 
3. Influi no crescimento, nutrição, reprodução e defesa: é uma barreira protetora contra lesões e infecções 
por micro-organismos, impermeabiliza a superfície de folhas e frutos. 
4. Manutenção da integridade osmótica da célula: protege contra efeitos da baixa pressão osmótica, as 
células vegetais estão geralmente em meio extracelular hipotônico, pela sua alta concentração de sais. 
- Essa última função está muito ligada a uma organela da célula, o vacúolo. São eles que mantêm a pressão 
de turgor (forte pressão hidrostática interna) da célula. Entre as outras funções dos vacúolos temos: 
a) Acúmulo de nutrientes, metabólitos e catabólitos. 
b) Serve de depósito de proteínas, látex, substâncias venenosas ou gosto desagradável, o que permite 
proteção contra insetos e animais herbívoros. 
c) Estocagem de susbtãncias ergáticas, exemplo: proteínas de reserva armazenadas na semente, que são 
hidrolisadas na germinação e assim há nutrientes para o embrião. 
d) Isolar produtos tóxicos, como porexemplo alcalóides (nicotina) e derivados fenólicos (tanino). 
e) Depósito de pigmentos, exemplo antocianinas. Pétalas de flores que possuem no vacúolo antocianina se 
mostram sensíveis ao pH, exibindo diferentes cores dependentes do pH do meio. 
f) Função lisossomal: possuem enzimas vacuolares responsáveis pela degradação de macromoléculas e 
reciclagem de componentes celulares. 
g) Recurso homeostático. 
- Os plastos ou plastídeos são outra organela especial da célula vegetal. 
Eles são na verdade um grupo de organelas que possuem DNA e 
membrana duplas. Os pro-plastídeos são precursores de todos os tipos de 
plastídeos e estão sempre presentes em regiões meristemáticas recentes. 
- Funções dos plastos: 1. Fixação de energia (fotossíntese); 2. 
Armazenamento (amido, lipídios); 3. Metabólica (biossíntese de clorofila, 
carotenóides, purinas, pirimidinas e ácidos gordos).