Técnico em Biotecnologia
Módulo I
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Biologia Celular
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Aula 5 - Mitocôndrias
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Prof. Leandro Parussolo
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• Cells – necessitam de energia para realizar
quase todas suas atividades.
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• Ex:
Mitose – Meiose;
Motilidade – Contração;
Biossíntese materiais celulares;
Transporte ativo;
Transmissão de sinais;
Endocitose – Exocitose.
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• Energia obtida de moléculas de ATP
!
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• Energia ! depositada nas ligações
químicas entre os fosfatos do ATP;
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• ATP se hidrolisa ! liberação de energia +
ADP + fostato.
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ADP – funciona como uma “bateria
descarregada”
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Ao ser carregada pela ligação de um fosfato
se converte em
!
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ATP – “bateria carregada”
Mitocôndria
MITOCÔNDRIA
Matriz Mitocondrial
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• Complexo enzimático piruvato desidrogenase;
• Enzimas envolvidas na β-oxidação dos ác.
graxos;
• Enzimas responsáveis pelo ciclo de Krebs;
• CoA, coenzima NAD+, ADP, fosfato, O2, etc;
•
•
•
•
•
Grânulos compostos principalmente por Ca2+
Várias cópias de DNA circular
13 tipos de RNAm
2 tipos de RNAr que formam ribossomos
22 tipos de RNAt para os 20 aa
Membrana interna
• Onde estão as cristas mitocondriais
!
• Se localizam:
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• Conjunto de moléculas que compõem a cadeia
transp. de elétrons (cadeia respiratória);
!
• A ATP sintase ! complexo protéico localizado
nas imediações da cadeia transportadora de
elétrons
!
• Um fosfolipídio duplo ! (disfosfatidiglicerol)
impede a passagem de soluto através da
dupla camada lipídica, exceto – O2, CO2,
H2O, NH3, ác. graxos.
!
• Diversos canais iônicos ! permitem a
passagem seletiva de íons e moléculas do
espaço intermembranoso para a matriz
mitocondrial , vice-versa.
Membrana Externa
• Permeável a todos solutos do citosol e
não permeável às macromoléculas;
ESPAÇO INTERMEMBRANOSO
○
○
Conteúdo semelhante ao citosol;
Elevada concentração de H+
Função das Mitocôndrias
• Gerar ATP (principal) ! mediante a
descarboxilação oxidativa, o ciclo de Krebs e a
fosforilação oxidativa;
!
• Descarboxilação oxidativa do piruvato e a βoxidação dos ác. graxos ocorrem na matriz
mitocondrial ! proveniente do citosol, o
piruvato ingressa na matriz mitocondrial, onde por
ação da piruvato desidrogenase perde um C e se
converte no grupo acetila da acetil CoA !
ingressa no ciclo de Krebs;
!
• Reações do ciclo de Krebs ocorrem na
matriz mitocondrial;
!
• As oxidações da fosforilação oxidativa
ocorrem na membrana interna da
mitocôndria;
!
• Na presença de O2, cada molécula de
glicose gera 30 ou 32 ATP !
Processo de Geração de ATP
1ª Etapa – Degradação dos alimentos
(((((sistema digestório)))))
2ª Etapa – glicólise (((((citosol)))))
✓ Série de reações químicas reunidas – glicólise –
na qual intervém 10 enzimas localizadas no citosol;
!
✓ Cada molécula de glicose dá lugar a 2 moléculas
de piruvato;
!
✓ Etapa em que são ganhos 2 ATP – (1 para cada
piruvato);
!
✓ Piruvatos – deixam o citosol e entram nas
mitocôndrias.
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Nesse processo:
○
!
• Os H retirados da glicose são transferidos
para 2 aceptores – NAD ! 2 NADH
!
• Glicólise ocorre no citoplasma em
condições anaeróbias (sem participação do
O2)
3ª ETAPA – DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA , CICLO DE
KREBS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA (((((MITOCÔNDRIAS))))))
• Pela ação de um complexo multienzimático presente nas
mitocôndrias, cada piruvato se converte em uma acetila
que contém 2 C.
!
• C do piruvato – removido por 2 O2 que ! produz CO2
!
• Piruvato cede – íon hidreto (H-)
!
• Esse conjunto de reações – descarboxilação oxidativa
!
• Durante descarboxilação – gerada energia para
reduzir um NAD+ (que recebe o H-) – formação de
um NADH (por cada acetila recebida)
!
• Em seguida – nas mitocôndrias – os átomos de C
e H da acetila (unidos à CoA) são oxidados –
gerando CO2 e H2O;
!
• As oxidações são graduais e em seu transcurso é
liberada energia - ATP
• Ambos os processos (oxidação e geração de ATP)
ocorrem em 2 tempos:
!
• 1º- sucessão de oxidações durante o ciclo de Krebs
!
• Energia liberada nessa etapa
! parte é aproveitada para gerar ATP;
! maior parte utilizada para reduzir 3 NAD+ e 1 FAD
!
• Os NADH e FADH2 são oxidados – cadeia
transportadora de elétrons ou cadeia respiratória
!
• Quando ambos são oxidados – energia é
liberada e transferida ao ADP das mitocôndrias
!
!
Qual se fosforila e se converte em ATP
!
Etapa que dá lugar a oxidações acopladas a
fosforilações ! chamada fosforilação
oxidativa
•
•
•
•
Ciclo de Krebs resumido:
Aldeído acético combina-se com coenzima A (CoA) ! Acetil
CoA;
!
Combina-se com ác. Oxalacético presente na matriz
mitocondrial;
!
Dessa combinação, surge o ác. Cítrico ! molécula que sofre
uma série de desidrogenações (perda de H) e
descarboxilações (perda de C), até originar nova molécula de
ác. Oxalacético;
!
Ocorrem liberações de CO2 e perdas de H. Os H são
capturados pelo NAD e FAD ! NADH e FADH
Cadeia respiratória resumida:
!
• Ocorre nas cristas mitocondriais;
!
• Os H capturados e presentes nas moléculas
de NADH e FADH são transportados até o
gás oxigênio ! formando água;
!
• Cada NADH ! permite formar 3ATP; se
cadeia inicia-se pelo FADH – forma 2ATP
Equação: Respiração celular aeróbia
!
C6 H12 O6 + 6 O2 ! 6 CO2 + 6 H2O + energia
Outras Funções:
• Remoção de Ca2+ do citosol ! Excesso de CA2+ no
citosol (níveis perigosos para a cell) – entra em ação
uma enzima (Ca2+-ATPase) localizada na membrana
interna das mitocôndrias, que o retira do citosol;
!
• Síntese de aa (mitocôndrias dos hepatócitos);
!
• Síntese de esteróides (cells do córtex das supra-renais,
dos ovários e testículos)
!
• Morte celular
Reprodução das mitocôndrias
• Antes que as cells se dividam – todos seus
componentes se duplicam – inclusive as mitocôndrias;
!
• Fissão binária ! divisão das mitocôndrias
preexistentes;
!
durante todo o ciclo celular (interfase e
mitose)
!
! Nem todas se multiplicam
!
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Junqueira, L.C.U.; Carneiro, J. Biologia celular
e molecular. 8.ed. Rio de Janeiro: Guanabara
Koogan, 2005. capítulo 4
De Robertis, E.; Hib, J. Bases da biologia
celular e molecular. 4.ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan, 2006.
Karp, G. Biologia celular e molecular:
conceitos e experimentos. 3.ed. São Paulo:
Manole, 2005.