Mitocôndrias

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TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA E MITOCÔNDRIAS

Thiago dos Santos de Lima e Ruth J. G. Schadeck

Apoio – Bruna da Silva e Mylena da Costa Agustin

Clique na imagem, ou em “tela cheia” nos vídeos, para visualizá-los em tamanho maior.

Todos os seres vivos necessitam constantemente de energia para se manterem vivos.

Qual é a fonte dessa energia?

É a energia contida nas moléculas dos alimentos. Os lipídeos e os carboidratos, constituintes da maior parte dos alimentos que ingerimos, são as principais fontes de energia para o organismo. Essas macromoléculas entram no organismo através da alimentação, são digeridas em seus constituintes moleculares, os quais são absorvidos e distribuídas pelo sangue chegando até as células, onde são utilizadas. Veja abaixo o exemplo do amido.

Painel geral da oxidação da glicose

A glicose que entra na célula sofre uma sequência de reações de grande complexidade que culminam com a produção do ATP. Na última etapa dessas reações é necessário oxigênio, oriundo da respiração pulmonar. Resumidamente, no citoplasma a glicose origina o piruvato que penetra na mitocôndria. Oxigênio, ADP e fosfato (P) também entram na mitocôndria, dentro da qual acontecem uma série de reações que resultam na formação de água, ATP e C0_2.

Atribuição: LadyofHats, Mariana Ruiz Villarreal. Licença: Domínio público. Modificações por NUEPE, Schadeck, RJ. Acesse AQUI a imagem original.

Morfologia das mitocôndrias

São organelas essenciais no metabolismo energético. Seu formato é variável. Por exemplo, nos fibroblastos são filamentos longos (1-10um) e nos hepatócitos são esféricas ou ovoides. Avançadas técnicas microscópicas permitem a visualização de mitocôndrias em células vivas. Veja no vídeo abaixo como são dinâmicas! Observe as mitocôndrias em formato de filamentos em constante movimento!

Fonte: Canal do Youtube Nanolive, Looking inside life

O número e a distribuição das mitocôndrias no citoplasma são variáveis, dependendo da célula. Maior número de mitocôndrias são encontradas nos locais de maior demanda de energia, como entre as miofibrilas das células musculares cardíacas ou próximo na base do flagelo do espermatozoide. São organelas que, tanto podem ficar mais restritas a alguns locais das células, ou podem se movimentar, como observado nos prolongamentos do neurônio vivo ao lado:

Fonte: Canal do Youtube LabSpaces Video Feed

Organização estrutural da mitocôndria

As mitocôndrias apresentam, independente do formato (filamentosa, ovoide, etc..) os componentes descritos na figura abaixo.

Duas membranas formam as mitocôndrias, a externa e interna. A externa é lisa, sem dobras e bastante permeável. A membrana interna é menos permeável e apresenta numerosas dobras, chamadas de cristas mitocondriais, que se projetam para a parte interna da mitocôndria, a matriz mitocondrial.
Espaço intermembranoso: compartimento entre as duas membranas.
Matriz é preenchida por uma substância viscosa onde se localizam numerosas enzimas, ribossomos e DNA.

Atribuição: LadyofHats, Mariana Ruiz Villarreal. Acesse AQUI a imagem original. Modificações por NUEPE, Schadeck, RJ. Licença: Domínio público.

As membranas e compartimentos das mitocôndrias são observados somente o microscópio eletrônico. Veja!

Acesse AQUI a imagem original. Domínio público.

Etapas na transformação de energia

A figura ao lado mostra o processo completo da conversão da energia contida na glicose. Esse processo ocorre de forma integrada e contínua. Para fins didáticos ele é classificado em três etapas principais: a glicólise, ciclo de Krebs e a cadeia transportadora de elétrons. Estas etapas serão detalhadas nos textos abaixo.

Licença: CC BY-NC-SA

GLICÓLISE

A glicose sofre uma série de reações no citoplasma originado piruvato que entra na mitocôndria. Entenda esse processo dinâmico e complexo assistindo ao vídeo do professor Dorival Filho.

Fonte: canal do Youtube Dorival Filho

CICLO DE KREBS

O Acetil-Coa produzido a partir do piruvato que entrou na mitocôndria sofre uma sequência ordenada de reações no ciclo de Krebs e, em determinadas etapas, ocorre a transferência de dois elétrons para moléculas aceptoras como o NAD⁺(nicotinamida adenosina dinucleotídeo) e o FAD (flavina adenosina dinucleotídeo). Nesse ciclo são eliminados dois CO_{2 .}

O FAD recebe dois elétrons (e dois hidrogênios) formando o FADH₂. O NAD⁺ (oxidado) é reduzido com dois elétrons formado do NADH. Continue assistindo ao professor Dorival Filho!

Fonte: canal do Youtube Dorival Filho

A mitocôndria tem história!! Antes de entrar NNA cadeia respiratório.

CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Os elétrons capturados pelo NADH e FADH2 no ciclo de Krebs serão transferidos para a cadeia mitocondrial de elétrons. Preste atenção ao NADH na figura abaixo. Veja que ele perde seus elétrons para um complexo proteico da membrana mitocondrial interna. Esses elétrons são transferidos em uma sucessão de complexos da membrana até o oxigênio molecular. Durante esta transferência acontece a passagem de H⁺ para o espaço intermembrana, formando o gradiente quimiosmótico (o H⁺ fica em maior concentração neste espaço, quando comparado com a matriz). Quando os H⁺retornam para a matriz, através da ATP sintase, ocorre ligação de um fosfato no ADP formando o ATP, molécula com elevado conteúdo de energia livre.

Acesse AQUI a imagem original. Domínio público.

Compreenda melhor este processo assistindo ao vídeo ao lado.

Fonte: canal do Youtube Dorival Filho

A respiração pulmonar e a mitocôndria

Veja que entra oxigênio na mitocôndria e sai CO₂. Por isso todo esse processo também é denominado, muitas vezes, de “respiração celular”. O oxigênio que entra pelos pulmões se difunde pelo sangue até chegar às células e então às mitocôndrias. O CO₂ formado faz o caminho inverso, sendo exalado pelos pulmões. Portanto, se respiração pulmonar for interrompida, não entrará o oxigênio necessário para a mitocôndria sintetizar o ATP. E sem ATP as células morrem e o organismo morre.

O QUE É ATP?

O ATP (trifosfato de adenosina) é formado a partir do o ADP (difosfato de adenosina), com a adição de uma molécula de fosfato inorgânico (livre em solução), armazenando energia nesta ligação. No esquema ao lado seta vermelha indica onde o fosfato foi adicionado.

Imagem do domínio público.

O ATP sai da mitocôndria e libera esta energia através da hidrólise do fosfato adicionado, formando o ADP e o fosfato (P). Essa reação acontece para fornecer energia para inúmeros processos celulares, como o transporte ativo, contração muscular, movimentos de organelas no citoplasma, processo de síntese e muitos outros. O ADP e o fosfato retornam ao interior da mitocôndria e o processo pode reiniciar. A partir da oxidação de uma molécula de glicose, no balanço total, são produzidas 32 moléculas de ATP.

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