Biologia Celular- Mitocôndria e geração de energia

Prévia do material em texto

Mitocôndrias e geração
de energia
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
BIO 111 – BIOLOGIA CELULAR
Fundamentos da Biologia Celular - Alberts et al. (2011)
Cap. 13 pág. 425-439; Cap. 14 pág. 453-467
Como as células obtêm energia a 
partir dos alimentos;
A organização das mitocôndrias;
Como ocorre a conversão de energia 
no citosol e na matriz mitocondrial;
Como ocorre a conversão de energia 
na membrana interna mitocondrial.
Ao final desta aula você deverá ser capaz 
de compreender:
1
2
4
Conversão de energia nas células
oxidação
biológica
ATP
Glicogênio, amido e 
gotículas de gordura
As reservas energéticas 
na célula...
MITOCÔNDRIAS
MITOCÔNDRIAS
EXEMPLOS DA LOCALIZAÇÃO DAS MITOCÕNDRIAS –
SÍTIOS DE ALTA DEMANDA DE ATP
Perfil mitocondrial ao microscópio 
eletrônico de transmissão
Membrana externa: pouco seletiva, 
presença de porinas
Membrana interna: seletiva, 
presença de cardiolipina, cadeia 
transportadora de elétrons, ATP 
sintase
Compartimentos e estruturas mitocondriais
Matriz: presença de enzimas, 
ciclo de Krebs, DNA, RNA, 
ribossomos
Espaço intermembrana: acúmulo de 
prótons:
Membrana interna com cardiolipina 
(20% dos fosfolipódeos)
https://ca.wikipedia.org/wiki/Cardiolipina#/media/File:Cardiolipin.svg
difosfatidilglicerol
Dificulta a passagem 
de íons através da 
membrana.
~37 genes:
• 13 genes para proteínas
• 22 genes para RNA 
transportador
• 2 genes para RNA ribossomal
(12S e 16S)
O genoma mitocondrial animal: 
poucos genes
16.569 pb
O genoma mitocondrial é de origem materna.
A mitocôndria é uma organela dinâmica e 
semi-autônoma.
A teoria de origem das mitocôndrias: 
endosimbiose
A geração de energia nas 
células
Oxidação do açúcar X combustão
Três etapas principais:
1- Glicólise: citosol
2- Ciclo de Krebs: matriz 
mitocôndrial
3- Cadeia transportadora de 
elétrons: membrana interna da 
mitocôndria
Produção de 
energia
Glicólise
Ocorre no citosol
Rota central produtora
de ATP
Rotas anaeróbicas: fermentações
No músculo, na 
ausência de O2 os 
piruvatos são 
reduzidos a lactatos
Em leveduras, na 
fermentação os 
piruvatos são 
reduzidos a etanóis
Rotas anaeróbicas: fermentações
Na respiração, o piruvato entra na mitocôndria 
onde é descarboxilado a acetil-CoA.
Ácidos graxos também são oxidados na 
matriz mitocondrial.
Descarboxilação do piruvato na matriz 
H2O
Ciclo de Krebs: ocorre na 
matriz mitocondrial
Fosforilação em
nível de 
substrato
O oxigênio da 
molécula de água
supre a produção de 
CO2
Glicólise e o ciclo do 
ácido citríco são o 
centro do metabolismo 
cellular por produzem 
muitos dos precursores 
necessários para 
sintetizar muitas 
moléculas. 
Formação de 
precursores
Moléculas carreadoras de elétrons: 
NADH, FADH2, GTP, ATP e outras
Como os elétrons são doados pelo NADH
Prótons são bombeados através da 
membrana mitocondrial interna.
Cadeia transportadora de elétrons: produz a 
maior parte do ATP
Complexos 
enzimáticos 
respiratórios
Geração do 
gradiente de H+
Fosforilação oxidativa
Diferença de eletronegatividade e 
afinidade por prótons
Transferência de 
elétrons ao longo 
da cadeia
Realização de trabalho: 
bombeamento de prótons para o 
espaço intermembrana.
Acoplamento quimiosmótico: síntese de ATP e 
transporte – “osmose”
Requerimento: membrana, bomba de prótons e ATP sintase.
Criação de um gradienteFonte de elétrons
Os dois componentes do gradiente 
eletroquímico de prótons
diferença de
voltagem
diferença de pH
Funcionamento de ATP-sintase
ATP-sintase
Transporte ativo dirigido pelo gradiente 
eletroquímico de prótons
Resumo do metabolismo gerador de energia 
das mitocôndrias
Mitocôndria X cloroplasto