Mitoc+¦ndria e produ+º+úo de energia final

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Universidade Federal de Uberlândia
Instituto de Ciências Biomédicas
Disciplina de Biologia Celular - UCO
Daniel Moreira Silva
MITOCÔNDRIA 
E PRODUÇÃO 
DE ENERGIA
Uberlândia, 2011
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FONTES DE ENERGIA
ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
Glicogênio apenas para um dia – gordura no tecido adiposo para meses
Glicose – repouso ; gordura – exercícios físicos
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Clorofila : Luz solar  Ligações covalentes de hexoses
PRODUÇÃO DE ENERGIA
Glicólise anaeróbia : glicose  etanol (fermentação alcóolica)
Quimiossíntese, fotossíntese, respiração
Maquinaria da célula hospedeira
Carboidratos, gorduras e proteínas 
Respiração aeróbia
Combustão da glicose 
(respiração celular)
Animais, ser humano – Glicose, ácidos graxos e aminoácidos - Ruptura gradual de ligações covalentes de compostos orgânicos ricos em energia – ATP - mitocôndria
Respiração celular – combustão da glicose – ocorre na mitocondria por ser um processo violento com alta liberação de energia, que queimaria a célula 690 kcal
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Proteção
 e nutrientes 
MITOCÔNDRIA - ORIGEM
Produção energética eficaz
Impedir excesso de 
oxigênio intracelular
ENDOSSIMBIOSE
Originadas de bactérias aeróbias em simbiose com células eucariontes anaeróbias 
Durante a evolução bactérias teriam penetrado por fagocitose em células eucariontes primordiais, tendo escapado aos mecanismos de destruição de partículas estranhas e estabelecido a endossimbiose
Bactéria – recebeu proteção, nutrientes e a célula hospedeira um sistema de produção de energia mais eficaz– oxigênio abundante na atmosfera devido ao aumento de organismos fotossintéticos – se livrar do excesso de oxigênio intracelular que oxida macromoléculas , produzindo radicais livres e comprometendo os mecanismos celulares 
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Membrana externa
vesícula fagocítica
Membrana interna
bactéria fagocitada
Mitocôndria - estrutura
Membrana externa – membrana da vesícula fagocitica da célula hospedeira
Membrana interna – membrana da bactéria fagocitada
Imagem slide 8 pdf
Membrana externa é lisa e muito permeável a moléculas com pequeno peso, devido a presença de proteínas presentes na membrana, denominadas porinas, que formam canais. Mais sensível, rompida com detergentes e ultra-som. 
Membrana interna apresenta invaginações geralmente em forma de prateleiras, denominadas cristas (ou em forma de tubos em algumas células ), que aumentam muito a área da superfície da memória. Possui cardiolipina (bactérias), fosfolipídio que dificulta a passagem de partículas com carga elétrica pela membrana interna. Não perturba o fluxo de íons necessários para a síntese do ATP. Contem o sistema de transferência de energia ao ATP.
Slide 2 e 4 pag 3 pdf
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Componentes mitocondriais
Espaço intermembranoso – onde ocorre trafego de íons e manutenção do gradiente eletroquimico em relaçao à matriz mitocondrial, necessário para a síntese de ATP- aprofundar depois
Matriz mitocondrial – possui enzimas relacionadas aos processos energéticos, de replicação etc, proteínas, metabolitos, ribossomos e grânulos elétron-densos, geralmente de cálcio, com função desconhecida
Corpúsculos elementares – presente na membrana interna, em forma de raqueta, geram ATP e calor- aprofundar depois
Ribossomos – semelhantes aos bacterianos, diferentes no tamanho e na proporção entre os componentes como RNA ribossômico e proteínas
DNA mitocondrial – é circular como o das bactérias. Ao longo do processo evolutivo, a maior parte do genoma foi perdida, sendo transferido o DNA para o núcleo da célula hospedeira, tornando-as dependentes das proteínas codificadas pelo núcleo da célula. – aprofundar depois
Cristas – aumentam a superfície da membrana interna e por conseqüência, a eficiência na síntese de ATP.
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COMPONENTES MITOCONDRIAIS E SUAS FUNÇÕES
ELETROMICROGRAFIA
Ácido Palmítico X Glicose
126 ATP – 36 ATP
Respiração celular
Glicose
Ácidos Graxos
Aminoácidos
ACETIL CO-A
Digestão - Decomposição - Proteínas-aminoacidos, carboidratos-glicose, gorduras-ács graxos
Ácido palmítico e glicose 38 X 126 ATPs (explicar acetil coA)
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ATP
Depositos de gorduras, glicogênio ... dinheiro no banco – muito mas de difícil acesso 
ATP – dinheiro no bolso, pouco mas de fácil acesso
Pouca quantidade – instável – facilmente sintetizado devido a grande quantidade das ATPase
Reações da produção de energia – Glicólise anaeróbia 2ATP citoplasma 20 kcal X Respiração aeróbia 38 ATP mitocôndria 690 kcal
Imagem 6 pag 1 pdf
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GLICÓLISE
Glicólise Anaeróbia x aeróbia
FERMENTAÇÃO
RENDIMENTO ENERGÉTICO
CITOSOL
36 ATP X 2 ATP
18 vezes mais Glicose
Glicólise = 5% da energia total da glicose
MITOCÔNDRIA
O rendimento em ATP da glicólise sob condições anaeróbicas (2 ATP por molécula de glicose), como é o caso da fermentação, é muito menor que o obtido na oxidação completa da glicose até CO2 e H2O sob condições aeróbicas (30 ou 32 ATP por molécula de glicose). Portanto, para produzir a mesma quantidade de ATP, é necessário consumir perto de 18 vezes mais glicose em condições anaeróbicas do que nas condições aeróbicas. Em termos energéticos, a glicólise libera apenas uma pequena fração da energia total disponível na molécula da glicose. Quando a glicose é completamente oxidada a CO2 e H2O, a variação total de energia livre padrão é -2840 kJ/mol. A degradação da glicose na via glicolítica até duas moléculas de piruvato (∆G’0 = -146 kJ/mol) libera, portanto, apenas 5,2% da energia total que pode ser obtida da glicose pela oxidação completa [(146/2840)x100].
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Produção de atp
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Piruvato ou Acs graxos atravessam a membrana – na matriz mitocondrial são convertidos por um complexo enzimático em acetil coA
Piruvato – glicolise Ac graxo – beta oxidação  liberação de CO2
Acetil coA entra no ciclo de Krebs/ácido cítrico 
Devido a uma cadeia de ação de desidrogenases, há a produção de elétrons de alta energia e prótons H+ -> CO2 e metabolitos para a síntese de aminoácido e carboidratos
Slide 5 e 6 pag 7 pdf
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Fase 1
Produção de
Acetil-CoA
Fase 2
Oxidação de
Acetil-CoA
Fase 3
Transporte 
de elétrons e
fosforilação
oxidativa
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
H+ é liberado na matriz mitocondrial e os elétrons recebidos por FADH e NAD
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SISTEMA TRANSPORTADOR DE ELÉTRONS
Acetila
ác oxalacético
ác cítrico
Os elétrons vão passando por uma cadeia de compostos rico em ferro (musculo vermelho ) denominados citocromo c e cedendo energia para a formação de 36 ATP, com a fosforilação do ADP (ADP pra dentro ATP pra fora). No fim, os elétrons ativam átomos de oxigênio fazendo com que eles se liguem aos prótons de H presentes na matriz, formando água. 
Slide 10 paula
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Cadeia protéica
transportadora de elétrons
membrana interna (cadeia proteica)
Os elétrons liberados pelo complexo NAD desidrogenase passam pelos citocromo promovendo um fluxo de prótons H+ para o espaço intermembranoso. – 
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Bombeamento de prótons
corpusculo elementar tem atividade de ATPase e utiliza a energia da passagem dos prótons H+ para produzir 50% de calor e 50% de energia química, convertendo ADP em ATP. 
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RETORNO DOS PRÓTONS
Estes prótons podem voltar tanto pela termogenina, gerando apenas calor ( hibernação) ou pelo corpúsculo elementar. A termogenina como não produz ATP serve para regular a síntese de ATP ( alem de manter a temperatura corporal
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Prótons podem voltar tanto pela termogenina, gerando apenas calor ou pelo corpúsculo elementar. 
O corpúsculo elementar tem atividade de ATP sintase e utiliza a energia da passagem dos prótons H+ para produzir 50% de calor e 50% de energia química, convertendo ADP em ATP. 
A termogenina como não produz ATP serve para regular sua síntese ( além de manter a temperatura corporal
ATP E CALOR
Revisão geral do processo
Síntese de ATP 
 Síntese alguns aminoácidos
Apoptose 
Remoção de Ca+ do citosol  radicais livres devido ao excesso de calcio atacam a membrana interna, abrindo os poros e prejudicando a produção de ATP
Outras funções mitocondriais
MITOCÔNDRIAS - LOCALIZAÇÃO
- As mitocôndrias estão presentes em maior quantidade nas células
dos músculos, coração e sistema nervoso, pois estas necessitam de grande quantidade de energia.
Perto dos cílios de epitélios ciliados , do flagelo do espermatozóide, entre os feixes de miofibrilas do músculo estriado, células dos túbulos renais onde há grande necessidade de ATP para transporte de íons. 
Uma célula hepática normal pode conter de 1.000 a 1.600 mitocôndrias, enquanto alguns ovócitos podem conter até 300.000. Microfilmagens em intervalos de células vivas mostram que as mitocôndrias são organelas notavelmente móveis e plásticas, mudando constantemente suas formas e mesmo fundindo-se umas com as outras e se separando novamente.
Tecido adiposo multilocular em animais hibernantes – termogenina
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Músculo estriado esquelético
MITOCÔNDRIAS - LOCALIZAÇÃO
Músculo estriado cardíaco
MITOCÔNDRIAS - LOCALIZAÇÃO
Espermatozóide
Epitélio ciliado
Circular e não possui histonas
Possui somente uma origem de replicação
Possui aproximadamente 37 genes (pequeno)
Ribossomos são menores que os citoplasmáticos
Origem materna
 Possui 4 códons com instruções diferentes dos códons do DNA nuclear
Material genético MITOCONDRIAL
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Possui todos os tipos de RNA ( RNAr, RNAm, RNAt)
RNAm sem íntrons
MATERIAL GENÉTICO MITOCONDRIAL
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Multiplicação mitocondrial
IMPORTAÇÃO DE MACROMOLÉCULAS
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Obrigado !