Estudo dirigido 5 - Biologia Celular

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ESTUDO DIRIGIDO 5 – Biologia Celular
Nome: Ana Elisa de Oliveira Dias Gomes
Perguntas:
1) Onde as mitocôndrias estão localizadas em uma célula? Existe alguma relação das mitocôndrias com o citoesqueleto? Por quê?
R: As mitocôndrias se localizam no citoplasma da célula. Elas possuem uma alta capacidade de adaptação em localização, número e forma para atender às necessidades energéticas da célula. Podem permanecer fixas em um local próximo à sítios de alta utilização de ATP, como nos espermatozóides, células reprodutivas nas quais as mitocôndrias se localizam próximas ao flagelo a fim de garantir um aporte energético suficiente para a sua movimentação. Ou ainda, elas podem formar longas cadeias móveis em associação com microtúbulos do citoesqueleto e se entender por todo o citoplasma.
2) Esquematize e descreva a ultraestrutura de uma mitocôndria, informando os nomes das membranas e compartimentos e localizando todos os complexos proteicos envolvidos na conversão de energia.
R: As membranas e compartimentos de uma mitocôndria são:
· Membrana interna: é o local onde ocorre a fosforilação oxidativa. Contém as proteínas da cadeia transportadora de elétrons, as bombas de prótons e a ATP-sintase, enzima responsável pela síntese de ATP. Também possui proteínas de transporte que permitem a entrada de moléculas pequenas no interior da matriz. Ela possui inúmeros dobramentos que formam as cristas mitocondriais.
· Membrana externa: possui muitas moléculas de uma proteína de transporte denominada porina, que forma canais aquosos pela bicapa lipídica, sendo, por isso, uma membrana bastante permeável.
· Matriz: espaço mais interno que contém uma mistura de enzimas que atuam na oxidação do piruvato e ácidos graxos e no ciclo do ácido cítrico. Ela contém apenas moléculas que podem passar pela membrana interna.
· Espaço intermembranar: espaço existente entre as membranas interna e externa que contém várias enzimas que utilizam o ATP proveniente da matriz mitocondrial para fosforilar outros nucleotídeos.
Os complexos proteicos envolvidos na conversão de energia estão localizados na membrana interna, e são eles: o complexo NADH-desidrogenase, o complexo citocromo c-redutase e o complexo citocromo c-oxidase.
3) Qual evento gera a energia necessária para produção do gradiente eletroquímico? Quais são as moléculas envolvidas no transporte desta energia? 
R: A energia necessária para a produção do gradiente eletroquímico é gerada no transporte de elétrons pelos complexos proteicos da membrana interna, o que fornecerá energia para um bombeamento de prótons para o espaço intermembranar, tornando-o carregado positivamente. Este gradiente favorece o retorno dos prótons para a matriz através da ATP-sintase. As moléculas envolvidas no transporte desta energia são as proteínas que compõem os complexos enzimáticos envolvidos na cadeia transportadora de elétrons.
4) Sobre a Cadeia transportadora de elétrons (CTE): a) Descreva a CTE. b) Como ocorre a formação de água nesta cadeira? d) Qual a importância do oxigênio na CTE?
a) A cadeia transportadora de elétrons é formada por mais de 40 proteínas, das quais cerca de 15 estão diretamente envolvidas no transporte de elétrons e a maioria estão inseridas na bicapa lipídica. Estas proteínas estão agrupadas em três grandes complexos enzimáticos: NADH desidrogenase, citocromo b-c e citocromo-oxidase. A energia liberada pelo transporte de elétrons através destes complexos proteicos é utilizada para bombear prótons pela membrana. Este processo ocorre nas cristas mitocondriais. 
b) A água é formada no final da cadeia através da participação dos citocromos nesse processo de transporte de elétrons, onde ocorre o agrupamento de dois prótons, que foram bombeados de volta para a matriz com meia molécula de O2. 
c) A molécula de oxigênio é a aceptora final de elétrons na cadeia respiratória.
5) Descreva a forma com que ATP-sintase fica disposta na membrana interna da mitocôndria e qual o seu modo de ação para a geração de ATP.
R: A ATP-sintase possui uma região que catalisa a fosforilação do ADP e possui a forma de uma cabeça que se projeta na matriz mitocondrial. Esta região está ligada por uma haste central a um transportador de H+ transmembrânico.
A passagem de prótons pelo transportador promove uma rotação do transportador e de sua haste, semelhante a um motor. Quando a haste gira, ela atrita contra as proteínas da cabeça, alterando suas conformações e aproximando ADP de P. Essa aproximação cria a ligação covalente, formando a ATP. Desse modo, uma deformação mecânica é convertida em energia de ligação química no ATP.
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