Geração de energia celular
(produção de ATP) a partir da
energia dos alimentos
Termogênese
Esteroidogênese
A mitocôndria possui duas membranas funcional e estruturalmente diferentes, a
membrana externa e a membrana interna.
Entre as duas membranas, está o espaço intermembranar.
Na parte interna da membrana interna está a matriz.
A composição das duas membranas é bem diferente:
A membrana interna apresenta cristas, e os complexos proteicos que formam a cadeia
transportadora de elétrons,
responsáveis pela fosforilação oxidativa e
um fosfolipídeo duplo –
difosfatidilglicerol ou
cardiolipina– que torna a membrana mais impermeável.
Canais iônicos que permitem a
troca seletiva de íons e moléculas entre matriz e espaço
intermembranoso.
Complexo I –NADH desidrogenase Complexo II –succinato desidrogenase Complexo III –b-c1
Complexo IV –citocromo oxidase Ubiquinona
Citocromo c
Na matriz mitocondrial encontramos uma grande diversidade na
composição molecular, sendo que os componentes principais são:
O complexo da piruvato desidrogenase, responsável pela descarboxilação oxidativa. Enzimas da -oxidação dos ácidos graxos
As enzimas do ciclo de Krebs, com exceção da succinato desidrogenase (que fica na membrana interna)
A coenzima A (CoA), NAD+, ADP, fosfato, grânulos ricos em Ca2+...
DNA circular em várias cópias
Lipídeos Ácidos graxos Acetil CoA NADH FADH2 Proteínas Aminoácidos NADH CO2 DESCARBOXILAÇÃO OXIDATIVA CICLO DE KREBS 2 CO2 NADH FADH2 ATP FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA ATP H2O
Carboidratos Glicose
Piruvato
NADH ATP
GLICÓLISE
A mitocôndria é muito eficiente no
aproveitamento da energia dos alimentos, pois realiza oxidações sucessivas,
retirando de forma gradual a energia contida nas ligações químicas das moléculas.
A oxidação faz com que a molécula perca
um e-, ganhando oxigênio, ou perdendo H.
Duas moléculas (coenzimas) são
importantes ao longo deste processo, como carreadoras de elétrons:
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+ ou NADH)
A glicólise
é a primeira etapa da
quebra da glicose.
ocorre no citoplasma.
Exige o gasto de 2
moléculas de ATP.
produz 4 moléculas de
ATP, 2 de NADH e 2
piruvatos para cada
glicose.
Dentro da mitocôndria, o piruvato é transformado em acetil-CoA,
Os ácidos graxos são armazenados como triglicerídeos em gotas citoplasmáticas.
Na matriz mitocondrial ocorre a -oxidação dos ácidos graxos, onde várias moléculas de acetil-CoA são geradas pela quebra sequencial da cadeia de carbono da molécula.
O ciclo do ácido cítrico ocorre na mariz mitocondrial. Neste processo, as
moléculas de acetil-CoA são oxidadas e seus elétrons de alta energia
armazenados em moléculas
Durante a transferência de elétrons do NADH para o oxigênio, a ubiquinona e o citocromo c servem de carreadores móveis que transportam os elétrons de um
Os carreadores transportam os elétrons de alta energia oriundos do ciclo de Krebs para a região da membrana mitocondrial interna, onde ficam as enzimas da fosforilação oxidativa.
Estas enzimas ficam imersas na membrana, e agem como BOMBAS DE PRÓTONS, que utilizam a
A ATP sintase apresenta 2 domínios distintos:
-Porção F0, transmembrana, forma um túnel para a passagem de H+.
-Porção F1, na matriz
Estes NADH não entram nas mitocôndrias. Precisam de um sistema de
carreadores também denominados
lançadeiras
, que captam seus e- e
H+ e os transferem para as mitocôndrias.
Lançadeira de glicerol 3-fosfato
cede 2 e- e 2 H+ para o FAD, e
levam à síntese de 1,5 ATP.
Lançadeira de malato-aspartato
os e- e H+ reduzem um
Oxidação de uma glicose
Glicólise: 2 piruvatos + 2NADH + 2 ATP = 5 ou 7 ATPs
Descarboxilação oxidativa: 2 piruvatos 2 Acetil-CoA + 2 NADH = 5 ATPs
Krebs: 2 Acetil CoA 6 NADH + 2 FADH2 + 2 GTP = 15 + 3 + 2 = 20 ATPs
TOTAL: 10 NADH + 2 FADH2 + 2 GTP
Oxidação de ácidos graxos
1 palmitoil CoA 8 acetil CoA + 7 NADH + 7 FADH2 8 Acetil-CoA 24 NADH + 8 FADH2
Krebs: 2 Acetil CoA 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
TOTAL: 31 NADH + 15 FADH2 = 77.5 + 22.5 = 100 ATPs
Geração de ATP a partir da glicose:
2.5 moléculas por NADH 1.5 por FADH2
1.5 por NADH da glicólise
Em ausência de O2, a célula utiliza mecanismos alternativos para oxidar o NADH, para que ele possa reentrar no metabolismo da glicose como NAD+.
A energia fornecida pelo gradiente de prótons é utilizada em outros
processos além da produção de ATP.
As mitocôndrias são organelas semi-autônomas que apresentam DNA capaz de codificar algumas (13) de suas proteínas.
O DNA mitocondrial fica na matriz
mitocondrial, é circular e encontra-se em múltiplas cópias.
Apresenta herança materna, pois
os gametas masculinos não
transmitem mitocôndrias durante a fertilização.
Na matriz mitocondrial também são
encontrados ribossomos, tRNAs
As mitocôndrias se localizam nas regiões da célula onde existe maior gasto energético.
No cloroplasto, ocorre o processo de FOTOSSÍNTESE.
Podemos encontrar inclusões lipídicas e amido no estroma, devido aos processos sintéticos que aí ocorrem.
O cloroplasto é a organela (plastídeo) encontrado em células vegetais da qual deriva a maior parte da
energia química disponível para a
oEnvoltório composto por dupla membrana
oMembrana interna SEM cristas
oSistema de endomembranas interno, os TILACÓIDES.
oPossuem pigmentoscapazes de absorver diferentes espectros da luz solar.
oEnvoltório: membrana
externa e membrana interna delimitando o espaço
intermembranoso. oMembrana tilacoidal
oEstroma
oEspaço tilacoidal
oUma pilha de tilacóides forma um GRANUM. oVários granum são denominados grana.
O estroma é rico em proteínas, e também possui DNA e RNA.
A membrana dos tilacóides define um compartimento separado
Duplicam-se por fissão binária
Contém DNA, RNA e componentes da síntese proteica
(10% das proteínas da organela são sintetizadas por ela mesma)
DNA circular
Originam-se a partir de organelas precursoras
–
As enzimas associadas à fase clara da fotossíntese ficam imersas na membrana dos tilacóides.
Os tilacóides são sacos achatados agrupados em pilhas –granum. Há também tilacóides que atravessam o estroma e conectam dois grana. Apesar de serem diferentes apenas em tamanho, são denominados tilacóides dos granae tilacóides do estroma,
A fotossíntese é o processo pelo qual os
vegetais são capazes de absorver a energia
contida em fótons captados da luz solar e
transformá-los em energia química.
A reação básica da fotossíntese é
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
No processo de fotossíntese a planta fixa a
energia luminosa na forma de energia química.
A energia química gerada é utilizada para
sintetizar moléculas como açúcares e lípídeos,
que funcionam como depósitos de energia.
Reações fotossintéticas de trasferência de elétrons na membrana do
tilacóide
Para ser capaz de realizar a fotossíntese, os vegetais precisam de pigmentos denominados clorofila.
A energia captada pelos elétrons do pigmento pode ser dissipada em forma de calor ou
fluorescência, ser transferida para outra molécula por ressonância ou se converter em energia
química. Na fotossíntese predominam os dois últimos processos.
A fotossíntese apresenta reações fotoquímicas e reações na ausência de luz.
Nas reações fotoquímicas, forma-se NADPH e ATP. Nas reações em ausência de luz, a energia é fixada em
As reações fotoquímicas são realizadas por cadeias de complexos moleculares na membrana do tilacóide.
Fotossistema II (FS II): possui uma antenae um centro de reação (P680).
Citocromo b-f: capaz de transportar H+
Fotossistema I (FS I): possui uma antena e um centro de reação (P700).
NADP redutase: reduz o NADP+ a NADPH.
Outras moléculas: plastoquinona (PQ), plastocianina (PC), ferredoxina (Fd).
ESTROMA
1. Um fóton excita uma molécula de clorofila da antena do FS II, e um de seus elétrons (e-) muda de órbita.
2. A energia passa por ressonância para o centro de reação P680.
3. O e-energizado passa para a PQ.
4. 2 moléculas de água do espaço tilacoidal são quebradas e geram 4H+, 4e- e O2. Esses e
-substituem o e-perdido da P680.
5. O e-passa de PQ para o citocromo b-f. A energia do e -é utilizada para bombear H+para o espaço tilacoidal.
6. O e-passa para PC e desta para o FS I.
7. No FS I, ocorrem reações semelhantes às do FS II, mas o e
-energizado está na P700, é transferido para Fd e substituído pelo e
-da PC.
8. O e-passa para a NADP redutase onde sua energia permite reduzir um NADP+ a NADPH no estroma. 9. Por último, ocorre a fotofosforilação, onde um ADP e
um Pi são utilizados para produzir ATP.
Reações fotossintéticas de trasferência de elétrons na membrana do
tilacóide
Fixação do carbono no estroma
Na fase escura, os ATPs e NADPH produzidos na fase
anterior são utilizados no ciclo de Calvin, ou ciclo C3, que ocorre no estroma, para produzir
carboidratos a partir de CO2 e H2O.
A reação inicial é catalizada pela enzima ribulose 1,5 – difosfato carboxilase (rubisco), que
representa cerca de 50% das proteínas do estroma.
6 CO
2+ 12 H
2O
C
6H
12O
6+ 6 O
2+ 6 H
2O
Energia fornecida por 12 NADPH e 18 ATP, com saldo de 90% de
acúmulo de energia.
As hexoses geradas durante o ciclo de Calvin podem gerar outros
produtos, como carboidratos, lipídeos e proteínas em outras partes da
célula.
Nas plantas que apresentam o ciclo C
4, há um passo extra, onde existe
formação de um produto com 4 carbonos, o oxaloacetato. Este se
Fosforilação oxidativa Fotossíntese
mitocôndria cloroplasto
Reação exergônica Reação endergônica
alimentos + O2 energia + CO2+H2O energia + CO2+H2O alimentos + O2
Forma água Hidrolisa água
Libera CO2 Libera O2
Independe de luz Precisa de luz
