RESUMO P2 - BIOCEL

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AULA 01 - RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Rede de vesículas achatadas, vesículas esféricas e túbulos que se intercomunicam, formando um sistema contínuo. Esses elementos apresentam uma parede formada por uma unidade de membrana que delimita cavidades, as cisternas do retículo endoplasmático. As cisternas constituem um sistema de túneis, de forma muito variável, que percorre o citoplasma.
É contínuo com o envoltório nuclear e não existe ligação com a membrana plasmática. Ocupa em média 10% do volume celular e corresponde a mais de metade do total de membranas em uma célula animal.
· COMPOSIÇÃO QUÍMICA
· Membranas
Lipídios (~30%) - bicamada -> face citoplasmática: fosfolipídios
				 face luminal: fosfolipídios e esfingomielina
proteínas (~70%) - estruturais, receptores ou enzimas -> 
face citoplasmática: enzimas oxidativas
face luminal: glicoproteínas e enzimas relacionadas a modificação de substâncias
cadeias transportadoras de elétrons
· Luz: Variável com o tipo celular (secreção), proteínas residentes.
RE rugoso: Apresenta os ribossomos (partículas densas aos elétrons e constituídas de rRNA e proteínas. Cada ribossomos é formado por duas subunidades que se associam somente quando se ligam aos filamentos de mRNA, formando polirribossomos fundamentais na síntese proteica) na sua superfície voltada para o citosol.
RE liso: túbulos que se anastomosam e se continuam com o retículo rugoso. É muito desenvolvido em determinados tipos de células (como as que secretam hormônios esteróides, as hepáticas e nas de glândula adrenal).
· Aspectos funcionais
· Síntese de proteínas: solúveis, residentes, secretadas ou de outras organelas e transmembrânicas.
Os ribossomos associados ao RE são idênticos aos presentes no citoplasma. A associação ao RE é transitória, terminada a leitura do mRNA o ribossomo é liberado no citoplasma. A transferência de proteínas para o lúmen ocorre durante a tradução (em outras organelas é pós-traducional).
· Síntese e modificação de lipídios: fosfolipídios, ceramidas, colesterol, elongação e dessaturação de ácidos graxos.
Fosfolipídios são produzidos no RE e serão utilizados em diversas membranas celulares. Síntese em duas etapas: dois ácidos graxos ligados a um glicerofosfato (citoplasma) e diferenciação da cabeça polar. Ocorre a translocação dos fosfolipídios formados (flipases), que é preferencial para alguns lipídios, em especial a fosfatidilcolina (assimetria da membrana).
· Síntese de hormônios esteróides: progesterona, andrógenos, estrógenos, glicocorticóides e mineralocorticóides.
Síntese de colesterol também ocorre na membrana do RE a partir da Acetil Co-A. Também pode ser aproveitado o colesterol exógeno. O colesterol é precursor dos hormônios esteróides. A síntese de esteróides: passos intermediários que ocorrem na membrana do RE, mitocôndria e peroxissomo.
1.Formação do colesterol no RE
2.Colesterol produzido no RE é transportado para a mitocôndria: formação da pregnenolona.
3.A pregnenolona vai ao RE: produtos finais são os hormônios esteróides.
· Modificação de lipídios e proteínas: alteração na conformação final, formação de pontes de dissulfeto, glicosilação, adição de âncoras glicosilfosfatidilinositol a proteínas.
Adoção da conformação final das proteínas no RE: É facilitada por proteínas chaperonas BiP presentes na luz. Auxiliam na aquisição da conformação terciárias e quarternárias das proteínas.
Quando a conformação final não é correta:
1.Podem ser degradadas presentes na luz do RE
2.Podem ser transportadas ao citoplasma onde podem ser degradadas.
· Detoxificação
Permite que substâncias tóxicas insolúveis sejam eliminadas.Reação de oxidação do citocromo p450 Ocorrem principalmente no fígado, embora possam ocorrer em outros órgãos ou tecidos. Aumento de tamanho do REL. Com a eliminação, este volta as suas dimensões normais.
· Glicogenólise
A degradação de glicogênio citoplasmático (hepatócitos), é realizada por regiões do RE (glicose-6-fosfatase). Glicose-6-fosfatase: desfosforilação final da glicose na degradação do glicogênio.
· Estresse do RE está associado a qualquer tipo de estrutura ambiental, intimamente ligado a apoptose, dependendo do nível de estresse, pode reduzir a tradução de proteínas, ou aumentar a síntese de proteínas que lidam com esse estresse, ou induzir a apoptose.
· UPE: evento que induz a resposta na frente desse estresse.
AULA 02 - COMPLEXO DE GOLGI
· Empacota e direciona as moléculas sintetizadas, para o citoplasma ou para a membrana. É formado por vacúolos achatados independentes, que se comunicam através das vesículas. É normalmente encontrado próximo ao retículo (perto da informação). Está presente na maioria das células eucariotas, exceto naquelas muito especializadas (espermatozóide, hemácias, etc).
· Ultraestrutura: 
Membrana: composta de lipídios (35-40%) (fosfolipídios) e proteínas (60-65%) (enzimas estruturais, formação e direcionamento das vesículas)
Luz: proteínas dependem da cisterna em que estão localizados. Produto de especialização da célula.
Cisternas se organizam em conjunto:
Cisterna cis + proteínas do RE -> recebe vesículas do RE
Cisterna média
Cisterna trans -> liberam as vesículas empacotadas
· Funções:
 Processar as proteínas e lipídeos sintetizados pelo RE, adição de glicídio, sulfatação e fosforilação;
Endereçamento e transporte dos compostos para o endossomo, a membrana plasmática, o RE e o meio extra-celular;
Síntese de polissacarídeos: pectina na célula vegetal e glicose/aminoglicano nas células animais;
Formação do acrossomo -> chapéuzinho do espermatozóide;
Formação das membranas celulares;
As vesículas se fundem formando as cisternas -> Cis vira média, média vira trans;
· Tipos de transporte:
Via biossintética -> transporte anterógrado (retículo para formação de vesículas para o meio celular); Destinadas para via excretora, organelas ou para membrana;
Transporte retrógrado -> sentido oposto
Transporte é mediado por vesículas ou através da maturação das cisternas;
· Vias para saída do conteúdo das vesículas:
· secreção constitutiva: ocorre de maneira contínua e não regulada;
· Secreção regulada: precisa de sinal para exocitose;
AULA 03 - LISOSSOMO E PEROXISSOMO
· Lisossomo
· São as organelas digestivas de uma célula animal; geralmente esféricos, de tamanho variável; identificação simples (marcadores específicos de atividade fosfatase ácida); podem estar associados à outras organelas (endossomos); podem acumular resíduos não digeríveis (corpos residuais);
· Características importantes: PH ácido -> gasto de ATP para se manter ácido, bomba de H+; possui proteínas de transporte na membrana -> levam produtos que serão degradados; possui mais ou menos 50 enzimas hidrolíticas (produzidas pelo RER -> são hidrolases ácidas, hidrólise em água + ph ácido); o rompimento de alguns lisossomos é ok para a sobrevivência da célula;
· Formação:
Moléculas precursoras saem do RER, em forma de vesículas sinalizadas com aspargina. Elas passam pelo complexo de Golgi e são marcadas com M6P, que indica a ida para o endossomo. Se essa marcação falhar, a vesícula vai para o meio extra-celular e pode alterar o ph externo. O endossomo ativa as enzimas para se transformar em lisossomo.
· Vias de atividade lisossomal
Transcitose: movimento de moléculas, sem degradação.
Fagocitose: a célula produz expansões da membrana plasmática (pseudópodes) que envolvem as partículas e as englobam (fagossomo), que se une ao lisossomo para que a digestão aconteça.
Pinocitose: semelhante a fagocitose, mas para líquidos ou pequenas partículas. Bolsas chamadas de pinossomo.
Endocitose mediada por receptores: vesículas específicas localizadas na membrana -> + eficiente que fagocitose.
Autofagia: Destruição de partes obsoletas da célula
· Lisossomos nas células vegetais
Ocupam cerca de 30-90% do volume celular; Função semelhante aos lisossomos; Armazenam temporariamente solutos e macromoléculas; armazenamento de compostos tóxicos; Ph baixo, presença de bomba H+-ATPase no tonoplasto (membrana do vacúolo); Proteínas são sintetizadas pelos ribossomos do RER etransportadas pelo CG para o vacúolo;
· Doenças relacionadas aos lisossomos
· Mucopolissacaridoses: causada pela deficiência de enzimas lisossômicas específicas.
· Esfingolipidoses: acúmulo progressivo de esfingolipídios no lisossomo:
Doença de Niemann-Pick: acúmulo de esfingomielina;
Doença de Gauchner: deficiência da enzima beta-glicosidase;
Doença de Tay-Sachs: deficiência de hexosamidase A.
· Silicose: inalação de finas partículas de sílica, rompendo os lisossomos que derramam suas enzimas destruindo as células e alvéolos pulmonares.
· Febre reumática: digestão da membrana dos lisossomos por bactérias.
· Peroxissomos
Membrana sintetizada pelo REL; se origina por auto replicação mas não tem DNA próprio; as matrizes vem de lisossomos livres; em células vegetais podem apresentar peroxissomos típicos ou modificados: glioxissomos; maior abundância em células do fígado e rins; encontram-se distribuídos aleatoriamente pelo citoplasma celular.
· Principais funções:
Todas são relacionadas com o metabolismo celular.
Degradação de peróxido de hidrogênio (não é muito bom que a célula tenha peróxido de hidrogênio); desintoxicação do fígado e rins; metabolismo de lipídios; síntese de colesterol: envolve peroxissomos e RE; ciclo de ácido glioxílico em células vegetais e algumas bactérias; fotorrespiração.
· Doenças por defeitos nos peroxissomos:
Síndrome cérebro-hepatorrenal (Síndrome de Zellweger): peroxissomos “vazios”.
Adrenoleucodistrofia (do filme: Óleo de Lorenzo): ausência de peroxissomos nas células do fígado e deficiência de beta-oxidação nas demais células.
Doença de Refsum: não produz a enzima que metaboliza o fitol.
Condrodisplasia punctata rizomélica: calcificação puntiforme das cartilagens.
AULA 04 - MITOCÔNDRIA E CLOROPLASTOS
· Mitocôndria
Existem duas teorias para explicar a origem das mitocôndrias. Uma delas afirma que a mitocôndria surgiu de uma associação simbiótica entre um eucarioto anaeróbico e um procarioto aeróbio. A outra teoria, não simbiótica, defende a ideia de que a mitocôndria surgiu de um processo que envolvia invaginação de membrana de um procarioto contendo componentes da cadeia respiratória e complexo ATP sintase seguido do desprendimento daquele segmento de membrana e subsequente incorporação de fragmento de molécula de DNA. Hoje, há fortes indicações de que as mitocôndrias têm origem simbiótica.
· Em geral: formato alongado ou esférico (intestimo e figado); tamanho variável; quantidade variável, relacionada a demanda energética celular; muitas vezes associadas com glóbulos de gordura, para expor maior área possivel em contato com os lipídeos e aproveitar os ácidos graxos das lipases;
· Estrutura:
Membrana externa, espaço intermembrana, membrana interna, matriz, ribossomos e glóbulos eletrodensos de fosfato de cálcio;
Membrana interna se invagina e forma as cristas mitocondriais, que permitem um aumento considerável da área da membrana interna (onde estão os componentes da cadeia respiratória e o complexo enzimático responsável pela síntese de ATP).
· Membrana interna (20-80 lipídios e proteínas) -> Entre as proteínas estão os citocromos (parte da cadeia respiratória), a ATP sintase (participa da síntese de ATP), a NADH desidrogenase (libera um par de elétrons para a cadeia respiratória), a succinato desidrogenase (que catalisa uma das reações do ciclo de Krebs), a carnitina acil transferase (transferência de ácido graxo do espaço intermembrana para a matriz mitocondrial) e proteínas de transporte de vários metabólitos. Membrana mais seletiva à entrada de diversos componentes.
· Membrana externa -> (50-50), mais fluida. Contém porina, que forma canais transmembrânicos permitindo a passagem livre de íons e moléculas de até 10000 daltons de peso molecular.
· Contém ácidos nucleicos e várias enzimas. Possui DNA circular, correspondente a apenas 1% do DNA do núcleo. Contém todo o mecanismo de replicação e transcrição do DNA mas só codifica 13 proteínas.
Respiração: oxidação de moléculas orgânicas acompanhado da liberação de energia, que é aproveitada na síntese de ATP. Alto rendimento em carboidratos e lipídios.
Vias metabólicas: Glicólise aeróbica e glicólise anaeróbica.
Existe um consumo de duas moléculas de ATP e uma produção de quatro moléculas, possibilitando um rendimento líquido de duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose degradada até piruvato.
· Ciclo de Krebs: 
 Nesse ciclo, por causa das reações de desidrogenação, quatro pares de átomos de hidrogênio são liberados, sendo que três serão utilizados para reduzir três moléculas de NAD, resultando em NADH + H+ , e uma irá reduzir um FAD a FADH2. Outro produto desse ciclo é uma molécula de ATP, produzida a partir de ADP e Pi, utilizando energia de hidrólise de GTP.
· Cloroplastos
Organelas delimitadas por dupla membrana, semelhantes à mitocôndrias. Apresenta espaço intermembranoso; Membrana externa altamente permeável a metabólitos de baixa massa molecular, e membrana interna é impermeável a muitas substâncias cujo transporte ocorre por meio de transportadores específicos. 
Membrana interna delimita o estroma (similar à matriz mitocondrial) e contem diversas enzimas solúveis, plastoglóbulos, grãos de amido, plastorribossomos e moléculas de DNA circular e de RNA.
Encontram-se pilhas de pequenas bolsas achatadas, os tilacoides, suspensos no estroma, e suas membranas delimitam um espaço interno denominado luz. Número variável de tilacoides empilhados constitui o granum, e o conjunto de granum denomina-se grana. Tilacoides de granum: formam as pilhas. Tilacoides do estroma: ligam os grana.
As reações que ocorrem durante a fotossíntese podem ser divididas em: 
1. reações da cadeia transportadora de elétrons (etapa fotoquímica ou reações dependentes da luz), que ocorrem graças à captação da energia luminosa pelos pigmentos do complexo antena. A energia captada pelos pigmentos individuais do complexo antena é transferida ao par de moléculas de clorofilas do centro de reação do fotossistema, que, então, libera um par de elétrons para a cadeia transportadora de elétrons. Isto permite a síntese de ATP e a produção de NADPH. 
2. reações de fixação do carbono (etapa química ou reações independentes da luz), nas quais o ATP e o NADPH produzidos na etapa fotoquímica são utilizados como fonte de energia e poder redutor para a conversão de CO2 em carboidratos.
ROTEIRO - ENDOMEMBRANAS
1. Descreva a estrutura da partícula do reconhecimento do sinal (SRP). Como ela age? Explique.
É uma das moléculas da rota de secreção de proteínas sintetizadas pelas células. Ela se liga ao complexo ribossomo-proteína nascente e o leva até a membrana do RE, para a maquinaria de translocação.
2. Existem diferenças entre uma proteína produzida nos ribossomos livres e as que são direcionadas ao RER? Explique.
A síntese de proteínas no RER é mais eficiente pois o sinal para o núcleo iniciar o processo de transcrição do DNA pode ser enviado rapidamente e há ainda sinal para melhorar o processo em caso de proteínas deformadas ou desdobradas.
3. Como o RER consegue produzir proteínas de membrana unipasso e multipasso? Qual a diferença da produção de proteínas solúveis no lúmen do RE? Explique.
Utilizando peptídeos sinais. Nas proteínas unipasso, um amino terminal inicia o transporte mas em um segmento hidrofóbico adicional na cadeia paralisa o processo antes que toda a proteína seja transportada. Já nas multipasso, um segundo peptídeo sinal reinicia o transporte até que o próximo peptídeo sinal de parada libere o polipeptídeo.
As proteínas produzidas no lúmen são totalmente transportadas através da membrana e em seguida partem em direção ao lúmen de outras organelas ou são secretadas.
4. Explique a seguinte frase: “O RER é uma organela que só existe enquanto ativa”.
Quando inativo, o RER vai perdendo os ribossomos aderidos progressivamente, até deixar de existir e se tornar REL.
5. Como RE participa da síntese de lipídeos de membrana? Como ele distribui essas moléculas produzidas? Explique.
O REL produz os lipídeos. A lecitina e o colesterol,por exemplo, que são os principais componentes das membranas celulares.
6. Explique a participação do RE na biossíntese de esteróides.
O colesterol produzido nas membranas do RE é o precursor dos hormônios esteróides. A síntese desses hormônios envolve um passo intermediário que não ocorre nas membranas do RE, mas nas mitocôndrias/peroxissomos (hidroxilação e clivagem lateral formando pregnenolona, que volta ao RE para novas hidroxilações e clivagens originando os hormônios).
7. A função de toxicidade exercida pelo REL pode interferir em outras funções dessa organela? Explique.
A função de detoxificação é vista como uma prioridade para o REL, quando ele precisa realizar essa função toda sua atividade é voltada para isso, seu tamanho aumenta e, caso haja sobrecarga, suas outras funções podem acabar não sendo exercidas.
8. Como o RE monta e/ou corrige a estrutura tridimensional de uma proteína? Explique.
O processo de transporte das proteínas no RE é facilitado pela ligação do peptídeo nascente a proteínas tipo chaperones (BiP) presentes na luz dessa organela.9,14 Essas proteínas auxiliam na aquisição da conformação terciária e quaternária das proteínas, pois permitem que se formem dobras corretas na estrutura proteica, corrigem dobras incorretas e impedem a associação prematura de monômeros.
10. Como o CG se distribui nas células animais e vegetais? O que pode explicar tal distribuição?
Em células de mamíferos: cinta de Golgi -> conexões laterais por pontes membranosas.
Em células vegetais e de protozoários: dictiossomos -> pilhas independentes de cisternas.
12. O que é transporte anterógrado e retrógrado no CG? Explique.
Anterógrado: rede cis - cisterna cis - cisterna média - cisterna trans - rede trans - exocitose.
Retrógrado: sentido oposto, mediado por vesículas.
13. Qual a participação das proteínas COP (I e II), Clatrina, Rab e Snares no transporte vesicular? Explique.
As vesículas recobertas por proteínas COP constituem outro grande grupo de vesículas de transporte. As proteínas COP são também chamadas de coatômeros e atualmente estão divididas em duas classes, COP I e COP II, dependendo da sua composição proteica.
As Rabs presentes na membrana da vesícula e/ou na membrana do compartimento-alvo se ligam a proteínas específicas (chamadas de efetoras de Rabs) promovendo a aproximação da vesícula com esse compartimento. Esse processo é também conhecido por ancoragem e consiste na etapa inicial do reconhecimento. Em seguida, a SNARE do compartimento-alvo (t-SNARE) se liga à SNARE da vesícula (v-SNARE), aproximando ainda mais essas estruturas. Ocorre, então, a última etapa do transporte em andamento, que é a fusão entre a membrana da vesícula e a do compartimento-alvo.
14. Qual a grande diferença entre a chamada secreção constitutiva e a regulada? Baseado nisso, o CG pode ser considerado um “armazém”? Explique.
Os produtos transportados através do CG e destinados à secreção celular podem seguir dois caminhos distintos. Um deles consiste na secreção de maneira contínua e não regulada, tão logo deixem o CG. Esta é a chamada secreção constitutiva. Um exemplo desse tipo de secreção é a da albumina, realizada por hepatócitos. 
O segundo caminho é sujeito à regulação. Nesse caso, os produtos celulares deixam a rede trans do Golgi e permanecem retidos em vesículas de secreção (ou grânulos de secreção), até que um sinal específico resulte na sua liberação. Esta é a chamada secreção regulada.
15. Descreva a diferença entre os modelos de transporte vesicular e maturação cisternal para a organização do CG.
Transporte vesicular: as vesículas são encarregadas de transportar o material entre o retículo endoplasmático e o Complexo de Golgi, e isso se baseia na grande quantidade de vesículas que podem ser encontradas nas proximidades desse aparelho.
Maturação cisternal: as cisternas movimentam-se no Complexo de Golgi, construídas na face cis e destruídas na face trans. As vesículas que são originadas do retículo endoplasmático se fundem formando uma cisterna na face cis, que parece mover-se por meio da pilha de golgi quando a nova cisterna é formada.
17. Descreva a estrutura dos lisossomos e peroxissomos. No que eles são iguais? No que eles são diferentes? Explique.
Os lisossomos são estruturas geralmente esféricas e de tamanho extremamente variável, delimitadas por membrana. Apresentam uma cobertura de carboidratos que fica associada à face interna da membrana que os envolve e, aparentemente, é responsável por evitar a digestão da própria membrana pelas hidrolases que se acumulam no seu interior.
18. Explique como ocorre a formação dos lisossomos e suas enzimas.
Os lisossomos são formados a partir do complexo de Golgi. Da rede trans do Golgi saem pequenas vesículas de transporte contendo pré-enzimas lisossomais. Essas partículas conduzem as pré-enzimas lisossomais para os endossomos, o que contribui para a formação dos endossomos tardios. Há um progressivo decréscimo do pH no interior dessas vesículas por meio da ação de bombas de prótons (próton- -ATPases), localizadas nas suas membranas. A ação dessas bombas abaixa o pH para menos de 6, dissociando as enzimas lisossomais dos receptores para a manose-6-fosfato. A transição dos endossomos tardios para os lisossomos é pouco evidente, mas a distinção entre os dois compartimentos é baseada em vários dados experimentais.
19. Qual a diferença entre a chamada pinocitose e endocitose regulada? Explique.
A pinocitose é um processo sempre indiscriminado, é um mecanismo contínuo de
formação de vesículas por internalização da membrana plasmática. A endocitose regulada é um processo mais seletivo e eficiente, nele as macromoléculas se ligam a receptores complementares na superfície celular e entram na célula como complexos de receptor-macromolécula em vesículas, com esse mecanismo mesmo componentes menos abundantes do fluido extracelular podem ser absorvidos em quantidades.
20. Compare a via da fagocitose e a da autofagia. Em que elas são semelhantes? Em que elas diferem?
A fagocitose corresponde à internalização de partículas relativamente maiores. A fagocitose depende da ligação de partículas presentes no meio extracelular a receptores presentes na superfície das células, levando primeiro à adesão dessas partículas e, em seguida, à projeção de membranas que as envolvem e as internalizam. Nesse processo, há uma participação efetiva dos filamentos de actina e a vesícula contendo a partícula a ser ingerida denomina-se fagossomo.
A eliminação de organelas envelhecidas, danificadas ou presentes em quantidades excessivas ocorre por meio de um processo conhecido por autofagia. Nesse processo, as organelas a serem eliminadas são envolvidas por membranas, formando uma vesícula. A princípio, essa vesícula é denominada autofagossomo. Segue-se a fusão de vesículas pré- -lisossomais, formando então um lisossomo ativo na digestão de componentes da própria célula. 
21. O que são endossomos? Como eles se organizam e se subdividem? Qual sua relação como os lisossomos? Explique.
Os endossomos são um grupo de estruturas membranosas que formam compartimentos na periferia da célula e próximos ao CG. O compartimento endossômico age como a principal estação de distribuição na rota endócita de entrada. É formado pela fusão das vesículas
oriundas da endocitose. Podem ser divididos em duas categorias: os endossomos iniciais estão próximos da periferia celular e é o local onde as vesículas de endocitose se fundem. Um ambiente ácido é mantido por bombas de prótons, esse pH causa o desligamento de muitos receptores que entram ali e acabam liberando seu conteúdo dentro da estrutura. Endossomos iniciais evoluem gradualmente para endossomos tardios à medida que vesículas do CG contendo pré-enzimas lisossomais se unem a ele, alterando a composição química e atribuindo uma atividade enzimática.
Quando esse processo é concluído existe uma transição ainda pouco conhecida do endossomo tardio para o lisossomo, o lisossomo é, portanto, o resultado final desse processo.
22. Explique como se dão os lisossomosnas células vegetais.
Nas células vegetais, os lisossomos aparecem em diferentes formas, acoplando funções adicionais à de digestão intracelular.
A maioria das células vegetais apresenta um grande vacúolo que ocupa grande parte do volume celular. Esses vacúolos apresentam várias características que permitem associá-los como lisossomos. O tamanho do vacúolo das células vegetais é variável, aumentando progressivamente com a diferenciação celular. A membrana que o envolve é denominada tonoplasto. Eles acumulam sais, carboidratos e enzimas hidrolíticas, sendo responsáveis por duas funções principais. A primeira trata-se do armazenamento de substâncias como essências e pigmentos. A segunda corresponde ao controle da pressão osmótica (turgor) da célula vegetal em diferentes ambientes. Controlando o turgor, o vacúolo é responsável pelo rápido crescimento apresentado por algumas estruturas vegetais, quando ele promove um grande crescimento do volume celular, acompanhado de expansão da parede celular, sem necessidade de aumento do conteúdo citoplasmático.
23. Como os peroxissomos podem acoplar suas reações de degradação de peróxido de hidrogênio com outras funções?
Nos peroxissomos ocorrem tanto reações anabólicas quanto catabólicas. Dentro das funções exercidas por essa organela, a atividade de enzimas como a acil-oxidase, a D- aminoácido oxidase e a urato oxidase, produz o peróxido de hidrogênio, que é uma substância tóxica, promove a oxidação de diversos compostos, como aminoácidos. A evolução conseguiu selecionar um mecanismo que “corrige” essa “falha”, um mecanismo de degradação de peróxido de hidrogênio na mesma organela em que este é produzido. O peroxissomo possui, portanto, a enzima catalase que degrada esse composto.
24. Como os peroxissomos participam do metabolismo de lipídeos? Explique.
 Os peroxissomos apresentam uma função catabólica comum representada pela β-oxidação de ácidos graxos. Ocorre apenas a degradação de cadeias de ácidos graxos longas e muito longas. A degradação de ácidos graxos age como um sistema de encurtamento de cadeias, que serão então oxidadas na mitocôndria. O acetil-CoA formado será utilizado em sua maior parte em vias biossintéticas no citosol. Uma menor parte poderá ser transportada para a mitocôndria e também utilizada no ciclo de Krebs
25. Qual a vantagem do ciclo do glioxalato para as células vegetais? Explique.
Nas sementes que contêm lipídios como reserva, os peroxissomos apresentam todas as enzimas do ciclo do glioxilato, sendo, portanto, capazes de realizá-lo inteiramente. Em decorrência desse fato, tais organelas ficaram conhecidas como glioxissomos. A interação entre a β-oxidação de ácidos graxos e o ciclo do glioxilato possibilita a conversão de lipídios de reserva em carboidratos. Tal fenômeno justifica o papel fundamental exercido pelos glioxissomos na germinação de sementes.
26. Comente, brevemente, sobre os objetivos da fotorrespiração realizada pela associação entre cloroplastos, peroxissomos e mitocôndrias.
A fotorrespiração recupera 3/4 dos átomos de carbono, desviados do ciclo de Calvin pela atividade de oxigenase da RuBisCO. As pequenas vesículas então se fundem e dão origem a novas estruturas (pré-peroxissomos), capazes de coordenar a importação das demais proteínas de membrana e da matriz peroxissomal.
27. Como ocorre a biogênese dos peroxissomos?
Os peroxissomos podem se dividir por fissão, mas também podem ser originados “de novo” a partir do retículo endoplasmático. As pequenas vesículas então se fundem e dão origem a novas estruturas (pré-peroxissomos), capazes de coordenar a importação das demais proteínas de membrana e da matriz peroxissomal.
Já a divisão dos peroxissomos por fissão deve ser precedida pelo crescimento da organela, um evento que envolve a importação de proteínas do citosol e a transferência de fosfolipídios de membrana do retículo endoplasmático. Essa transferência é feita por proteínas hidrossolúveis, que reconhecem tipos específicos de fosfolipídios e os transportam de membranas ricas em lipídios para outras deficiências nessas moléculas, como a de peroxissomos, mitocôndrias e plastídeos.
ROTEIRO MITOCÔNDRIA E CLOROPLASTOS
QUESTÕES
1. Descreva a organização estrutural das mitocôndrias.
2. A maior parte da síntese de ATP ocorre na mitocôndria e utiliza a energia de moléculas carreadoras ativadas para conduzir a produção de ATP. Descreva sucintamente as etapas de síntese de ATP nas mitocôndrias. E por que são necessárias muitas etapas para a produção de energia?
A síntese de ATP se inicia com a oxidação de moléculas orgânicas. A glicose presente no citosol sofrerá uma série de reações que resultará em uma molécula chamada de
ácido pirúvico. Em organismos aeróbicos, o piruvato será transportado para dentro da mitocôndria, lá ele sofrerá descarboxilação e desidrogenação por ação de um complexo enzimático resultando em Acetil-CoA. Essa molécula reagirá com o oxaloacetato e iniciará uma série de reações chamadas de Ciclo de Krebs que liberará três moléculas de NADH e uma de FADH2. Todo o NADH e FADH2 presente dentro da mitocôndria seguirá para a chamada cadeia transportadora de elétrons. Essas moléculas perderão elétrons que serão transferidos através de complexos protéicos contendo grupos heme, os citocromos, dispostos na membrana interna, esses complexos estão organizados pelo potencial de redução, de forma que a transferência de elétrons seja favorável. A transferência parte do NADH ou do FADH2 e termina ao ceder elétrons ao oxigênio com consequente formação de água. Esse transito de elétrons resulta em ejeção de prótons para fora da membrana com consequente formação de um gradiente eletroquímico para dentro da mitocôndria. A membrana interna é impermeável à H+, o transporte ocorre via ATP sintase, quando há a passagem a energia causa uma mudança conformacional no complexo gerando sítios que acomodam ADP e Pi, resultando na síntese de ATP.
4. A respeito da cadeia transportadora de elétrons, como está organizada e qual a sua função?
É constituída de diversos componentes formados, em sua maioria, por complexos proteicos contendo grupos heme, que permitem a transferência de elétrons graças à possibilidade de os átomos de ferro se reduzirem (aceitando elétrons) e se oxidarem (doando elétrons), até ceder elétrons ao oxigênio com consequente formação de água. Esses compostos são os citocromos, que estão dispostos na bicamada lipídica da membrana interna da mitocôndria. Além dos citocromos, os complexos proteicos também possuem estruturas polipeptídicas contendo Fe ou S e nucleotídeos como FMN ou FAD.
Essa transferência de elétrons resulta em dois acontecimentos: (1) ejeção de prótons para fora da mitocôndria com consequente formação de um gradiente de H+ ; (2) formação de um potencial de membrana entre as faces externa (espaço intermembranas) e interna (matriz) da membrana interna. Ambos os eventos são fundamentais para que ocorra a fosforilação oxidativa do ADP.
6. Comente as semelhanças entre as bactérias e mitocôndrias.
As bactérias e mitocôndrias possuem semelhanças além daquelas visuais por conta dos seus formatos. As mitocôndrias têm uma matriz com composição muito semelhante ao citoplasma de bactérias, DNA circular, presença de ribossomos sendo que geneticamente os ribossomos mitocondriais são mais similares aos bacterianos do que aos citoplasmáticos; o aminoácido iniciador da síntese de proteínas em mitocôndria é o mesmo que o faz nas bactérias, drogas que inibem a síntese de proteínas em bactérias também o fazem em mitocôndrias e não no citosol, a autoreprodução por fissão
7. A principal função das mitocôndrias é a produção de energia. Cite outras funções para as mitocôndrias.
As mitocôndrias são ainda capazes de degradar ácidos graxos pela beta oxidação, participam do ciclo da ureia produzindo um composto que precursor da ureia, participam da síntese de hormônios esteroides, aquecem o corpo de recém nascidos.
9. Descreva a organização estrutural dos cloroplastos.
Os cloroplastos são organelas delimitadas por dupla membrana,à semelhança das mitocôndrias, e o espaço existente entre as duas membranas é denominado espaço intermembranoso. A membrana externa é altamente permeável a metabólitos de baixa massa molecular, enquanto a membrana interna é impermeável a muitas substâncias, cujo transporte ocorre mediante transportadores de membrana específicos. As duas membranas são totalmente permeáveis ao CO2 , substrato para a síntese de carboidratos durante a fotossíntese. A membrana interna delimita o estroma, que é análogo à matriz mitocondrial e contém diversas enzimas solúveis, plastoglóbulos, grãos de amido, plastorribossomos e moléculas de DNA circular e de RNA. Cloroplastos de diversas algas possuem um grânulo no estroma que pode acumular material de reserva ou estar relacionado à síntese de amido. (pirenoide). Encontram-se pilhas de pequenas bolsas achatadas, os tilacoides, suspensos no estroma. A membrana do tilacoide delimita um espaço interno denominado luz ou espaço do tilacoide. Um número variável de tilacoides empilhados constitui o granum, e o conjunto de granum de um cloroplasto é denominado grana. No estroma, encontram-se tilacoides de dois tipos. Aqueles que formam as pilhas de discos constituem os tilacoides do granum, e aqueles que se estendem pelo estroma, interligando os diferentes grana, são denominados tilacoides do estroma. Em determinados cloroplastos, a membrana interna sofre invaginações, constituindo o chamado retículo periférico, cuja função aparente é permitir uma maior troca de material entre os meios externo e interno dos cloroplastos.
11.Descreva o que ocorre nas reações no “claro” e no “escuro” da fotossíntese e em quais compartimentos dos cloroplastos elas ocorrem.
A ação combinada da fotólise da H2O com redução e oxidação da PQ estabelece um gradiente de prótons entre a luz do tilacoide e o estroma. Esse gradiente fornece energia para a síntese quimiosmótica de ATP pela fotofosforilação. O ATP sintetizado é liberado no estroma, onde será consumido pelas reações da fase bioquímica da fotossíntese.
Na fase bioquímica da fotossíntese (fase escura), ocorre a fixação do CO2 e a redução do carbono fixado em carboidrato. A assimilação do carbono ocorre por meio de uma via conhecida por ciclo de Calvin-Benson. O ciclo de Calvin ocorre no estroma e pode ser dividido em três fases: (1) absorção do CO2 atmosférico pelos estômatos e sua incorporação à ribulose 1,5-bisfosfato (RuBP), (2) redução do carbono fixado a carboidrato e (3) regeneração da ribulose 1,5-bisfosfato. 
12.Quais as funções dos fotossistemas em cloroplastos?
As reações da fotorrespiração ocorrem em plantas C3 e três organelas distintas estão envolvidas no processo: cloroplastos, peroxissomos e mitocôndrias.
A fotorrespiração é um processo que envolve gasto de energia, consumo de O2 no cloroplasto e no peroxissomo e liberação de CO2 na mitocôndria. Esses eventos ocorrem por causa da oxigenação da ribulose 1,5-bisfosfato pela RuBisCO. Plantas C3 que vivem expostas a altas temperaturas ou sob estresse hídrico fecham seus estômatos para evitar a perda de água por transpiração. Isto leva à não absorção do CO2 e consequente queda na sua concentração no mesofilo e um aumento na concentração de O2 produzido pela fotossíntese, favorecendo a ocorrência da fotorrespiração. No entanto, deve-se levar em consideração que, no final desse processo, há a recuperação de três dos quatro carbonos do fosfoglicolato, que já podem retornar para o ciclo de Calvin.