Ciências morfológicas I - Mitocôndrias

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As mitocôndrias são organelas celulares presentes 
praticamente em todas as células eucarióticas e 
responsáveis pelo processo de respiração celular. Elas 
são encontradas em maior número em células e nas 
regiões celulares em que há maior gasto energético. 
Originaram-se de organismos aeróbios, há cerca de 
2,5 bilhões de anos, e apresentam algumas 
características peculiares, como a presença de uma 
dupla membrana e um DNA circular. 
 
Além da produção de energia, essas organelas são 
responsáveis, juntamente ao retículo endoplasmático 
liso, pela regulação da concentração de alguns íons 
no citoplasma das células. 
 
ESTRUTURA 
As mitocôndrias são organelas membranosas e elas 
tem a presença de dupla membrana e material 
genético próprio. Nas mitocôndrias, as membranas 
externa e interna são separadas por um espaço 
denominado de espaço intermembranoso, que 
apresenta entre 8 nm e 10 nm de espessura. 
A membrana externa apresenta algumas enzimas e 
proteínas transmembranas, estas permitem a passagem 
de algumas moléculas para o espaço 
intermembranoso, tornando esse meio semelhante ao 
do citosol. No espaço intramembranoso, são 
encontrados também prótons que atuam no transporte 
iônico através de complexos fosforilativos na 
respiração celular. 
 
A membrana interna apresenta cristas, que são 
projeções da membrana direcionadas para o interior 
da organela, aumentando a sua superfície e 
delimitando esse espaço interno, denominado de 
matriz mitocondrial. As cristas mitocondriais 
apresentam também alguns componentes, como 
enzimas, que participam da fosforilação oxidativa e 
da cadeia transportadora de elétrons no processo de 
respiração celular. 
Na matriz mitocondrial são encontrados ribossomos, 
grânulos que armazenam alguns cátions, RNA, enzimas, 
como as que participam do ciclo de Krebs (ou ciclo 
do ácido cítrico), além de seu material genético. 
As mitocôndrias apresentam pequenas moléculas de 
DNA, que se apresentam como filamentos duplos e 
circulares, carregando alguns genes que são 
transmitidos para as organelas filhas após a sua 
reprodução (fissão). O processo de duplicação do 
DNA mitocondrial é independente da duplicação 
do DNA presente no núcleo da célula. O DNA 
mitocondrial é uma herança materna, pois apenas as 
mitocôndrias do gameta feminino são transmitidas ao 
embrião no processo de fecundação. 
 
 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
É um processo pelo qual os organismos obtêm energia 
para realizar as mais diversas atividades. A respiração 
celular ocorre nas mitocôndrias, em presença de 
oxigênio, e é dívida em três etapas: a glicólise, o ciclo 
do ácido cítrico (ou ciclo de Krebs) e a fosforilação 
oxidativa. 
Na respiração celular, a obtenção de energia ocorre 
com a oxidação de uma molécula orgânica, 
geralmente a glicose, liberando energia. Parte dessa 
energia é armazenada na forma de moléculas de ATP 
(adenosina trifosfato), e parte é liberada na forma de 
calor. 
 
 
C6H12O6(glicose) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 
Energia (ATP + calor) 
 
ETAPAS DA RESPIRAÇÃO CELULAR 
A respiração celular é um processo que pode ser 
dividido em três etapas. 
 
GLICÓLISE 
 
 
Embora a respiração celular seja considerada um 
processo que ocorre na presença de oxigênio, este 
não é essencial para essa etapa, assim a glicólise 
pode ocorrer tanto na presença quanto na ausência 
desse elemento. Na glicólise ocorre a degradação 
da molécula de glicose, com seis carbonos, em duas 
moléculas contendo três carbonos cada uma, o 
piruvato. Essa etapa ocorre no citosol das células. 
A glicólise consiste em 10 reações que ocorrem em 
duas etapas. Na primeira, denominada fase de 
ativação, ocorre a fosforilação da glicose, que, ao 
receber fosfato proveniente de duas moléculas de 
ATP, torna-se quimicamente ativa. Nessa fase há gasto 
de energia. 
Na segunda etapa, a fase de rendimento, ocorre a 
oxidação da glicose. A energia liberada nesse 
processo é utilizada para a produção de quatro 
moléculas de ATP. Os elétrons liberados na oxidação 
da glicose levam à redução de NAD+ (dinucleotídeo 
nicotinamida-adenina) em NADH. 
 
CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO (CICLO DE KREBS) 
Na presença de oxigênio, as moléculas de piruvato 
entram nas mitocôndrias, a partir daí, passam por três 
etapas para a formação de um novo composto, o 
acetil coenzima-A (acetil-CoA). 
Na primeira etapa, ocorre a remoção e a liberação 
do grupo carboxila do piruvato na forma de CO2. 
Na segunda etapa, ocorre a formação de acetato 
e os elétrons liberados ligam-se ao NAD+, ficando 
armazenados na forma de energia em NADH. 
Na terceira fase, o acetato liga-se à coenzima A 
composto derivado da vitamina B, formando o acetil 
coenzima-A (acetil-CoA). 
Em seguida, inicia-se o ciclo do ácido cítrico, também 
conhecido por ciclo de Krebs. Aqui ocorre a oxidação 
completa da glicose por meio de oito etapas. O 
acetil-CoA reage com o oxaloacetato, um ácido 
constituído por quatro carbonos, formando o citrato, 
uma forma oxidada do ácido cítrico constituída por 
seis carbonos. 
 
A seguir ocorrerão reações que levarão à 
degradação do citrato, dois dos seis carbonos são 
removidos e oxidados a CO2, formando novamente 
oxaloacetato. O oxaloacetato reagirá com outro 
acetil-CoA, iniciando novamente o ciclo. 
Para cada acetil-CoA, 3 NAD+ são reduzidos a 
NADH. Os elétrons são transferidos ao FAD 
(dinucleótidio de flavina-adenina), formando FADH2. 
Nessa etapa, em diversas células animais, é formado 
GTP (trifosfato de guanosina) por fosforilação, uma 
molécula semelhante em estrutura e ação ao ATP e 
que pode ser também utilizada para a produção de 
ATP.J a algumas células animais, as células vegetais e 
bactérias formam moléculas de ATP por fosforilação. O 
saldo final desse ciclo, como cada glicose produz 
dois acetil-CoA, é: 6 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP. 
 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
Nessa etapa, as moléculas NADH e FADH2, 
transportadoras de elétrons produzidas no ciclo de 
ácido cítrico, doarão elétrons para a cadeia de 
transporte de elétrons ou cadeia respiratória. Na 
cadeia, a transferência de elétrons acontece através 
de uma série de transportadores, como algumas 
proteínas, por exemplo, os citocromos. Esses elétrons 
vão perdendo energia em cada etapa da cadeia, 
sendo captados pelo oxigênio, aceptor final, 
reduzindo-os a H20. 
 
 
 
O transporte de elétrons pela cadeia na membrana 
interna da mitocôndria também leva a um transporte 
ativo de prótons na cadeia. Esses irão retornar à matriz 
da mitocôndria e, simultaneamente, por meio da 
fosforilação oxidativa do ADP, será formado ATP. Essa 
etapa é denominada quimiosmose. Ao final de todo o 
processo de respiração celular, terão sido produzidos, 
no máximo, 32 ATP.