Exercício Mitocôndrias Bio.Cel. De- William Flores

Exercício Mitocôndrias Bio.Cel. De- William Flores

PATOS DE MINAS – MG

2012

MITOCÔNDRIAS: TRANSFORMAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

1) Explique a origem das mitocôndrias e das suas estruturas de acordo com o texto da pág.74 do livro citado acima.

As mitocôndrias se originaram de bactérias aeróbias, que estabeleceram relações simbióticas com células eucariontes anaeróbias. Durante a evolução, bactérias teriam penetrado por fagocitoses em células eucariontes primordiais, tendo escapado aos mecanismos intracelulares de destruição de células estranhas e estabelecido a endossimbiose (simbiose endocelular). Pela fagocitose, a membrana plasmática da célula eucarionte hospedeira provavelmente originou a membrana externa da mitocôndria e a membrana da bactéria se tomou a membrana interna dessa organela. Os ribossomos das mitocôndrias são semelhantes aos das bactérias, o mesmo acontecendo com o DNA, que, tanto nas mitocôndrias como nas bactérias, codifica mRNAs sem íntrons.

2) Por que se diz que as mitocôndrias apresentam um genoma próprio, embora imcompleto?

Admite-se que, ao longo do processo evolutivo, as mitocôndrias gradualmente perderam a maior parte do seu genoma, que foi transferido para o núcleo da célula hospedeira, e tomaram-se dependentes de proteínas codificadas pelo genoma do núcleo celular.

3) Explique por que o DNA mitocondrial é exclusivamente de origem materna.

As mitocôndrias do organismo se originam das mitocôndrias do óvulo, sem participação das mitocôndrias do espermatozoide.

4) Explique de maneira bem detalhada de acordo com o texto da pág. 68, como é a estrutura funcional das mitocôndrias.

As mitocôndrias apresentam duas membranas que envolvem um espaço interno onde se localiza a matriz mitocondrial. As membranas mitocondriais são bicamadas de fosfolipídios, contendo pequenas quantidades de outros lipídios. A membrana mitocondrial externa é lisa e muito permeável a diversos tipos de moléculas com peso abaixo de 5 kDa (quilodáltons). Essa permeabilidade é devida à presença de proteínas intercaladas na membrana, as porinas, que formam canais com o diâmetro de 1 nm. Entre as duas membranas, observa-se o espaço intermembranoso. A membrana mitocondrial externa é parecida com a membrana plasmática das células eucariontes e a membrana interna tem muita semelhança com a membrana das bactérias e, como estas, contém o sistema de transferência de energia para ATP. A membrana interna apresenta envaginações geralmente em forma de prateleiras, formando as cristas, que aumentam muito a superfície dessa membrana. Em certos protozoários e em células que sintetizam esteroides, as cristas podem ter a forma de tubos, Uma mesma mitocôndria pode apresentar cristas em prateleiras e cristas tubulares. Na superfície da membrana interna que está voltada para o interior da mitocôndria, existem pequenas partículas em forma de raqueta, que se inserem pelos seus cabos nessa membrana. São os corpúsculos elementares, com cerca de 10 nm de diâmetro, onde se geram ATP e calor. No interior das mitocôndrias, encontra-se uma substância finamente granulosa e elétron-densa chamada matriz. É frequente observar grânulos densos no seio da matriz, com diâmetro de 30 a 50 nm, contendo cálcio e de função pouco conhecida. A matriz mitocondrial contém filamentos de DNA, difíceis de visualizar no microscópio eletrônico, e ribossomos medindo 15 nm de diâmetro.

5) O que é processo quimiosmótico? Porque as células do tecido adiposo são ricas em mitocôndrias?

A teoria quimiosmótica admite que a energia dos nutrientes é utilizada para gerar um fluxo de prótons (H+), cuja energia forma ATP a partir de ADE. Os íons H+, produzidos no ciclo do acido cítrico na matriz mitocondrial, são transportados ativamente através da membrana interna e acumulados no espaço intermembranoso, graças a energia liberada pelos elétrons.

6) O que é termogenina? Qual sua função?

Termogenina é uma molécula geradora de calor, essa proteína permite que os prótons, acumulados no espaço intermembranoso, fluam livremente de volta para a matriz, sem passar pelos corpúsculos elementares. Consequentemente, não ocorre síntese de ATP e a energia derivada do fluxo de prótons é dissipada sob a forma de calor.

7) Explique como as células vegetais obtém energia para realizarem suas atividades?

Na célula vegetal, compostos orgânicos são sintetizados com a energia resultante da transformação de energia solar em energia química durante o processo de fotossíntese. Na fotossíntese, graças principalmente ao pigmento clorofila, processa-se a acumulação da energia solar sob a forma de ligações químicas nos hidratos de carbono, principalmente hexoses, que se polimerizam para formar amido. As hexoses originadas na fotossíntese são fonte de energia e, também, de carbono em condições de ser utilizado para a síntese de diversas macromoléculas. As células, porém, não usam diretamente a energia liberada dos hidratos de carbono e gorduras, mas se utilizam de um composto intermediário, a adenosina-trifosfato (ATP), geralmente produzido graças à energia contida nas moléculas de glicose e de ácidos graxos.

8) Explique quais são as principais fontes de energia das células animais e qual o composto intermediário produzido no processo da respiração celular.

A energia utilizada pelas células eucariontes para realizar suas atividades provém da ruptura gradual de ligações covalentes de moléculas de compostos orgânicos ricos em energia. Nos animais, os ácidos graxos são, do ponto de vista quantitativo, uma fonte energética muito mais importante do que os carboidratos. As células se utilizam de um composto intermediário, a adenosina-trifosfato (ATP), geralmente produzido graças à energia contida nas moléculas de glicose e de ácidos graxos.

9) Pesquise sobre o ATP e anote ao máximo as informações a respeito desse composto.

O ATP é encontrado universalmente nos sistemas vivos. Sua função essencial é armazenar energia para as atividades vitais básicas das células. Estruturalmente, o ATP consiste de três grupos fosfato (PO 43-) e de uma unidade de adenosina composta de adenina e do açúcar ribose. O ATP libera uma grande quantidade de energia utilizável quando é desdobrado pela adição de uma molécula de água (hidrólise). Quando o grupo fosfato terminal é hidrolisado, e, dessa forma, removido, a molécula modificada é chamada de fosfato de adenosina (ADP). Esta reação libera energia. A energia liberada é utilizada na execução de atividades metabólicas: síntese de diversas substâncias, eliminação de resíduos tóxicos produzidos pelas células, geração de atividade elétrica nas células nervosas, circulação do sangue etc.

10) Explique o que é respiração celular, qual é a sua equação.

É um processo, que consome O2 e produz CO2. Um sistema que oxida lentamente os nutrientes, liberando energia gradualmente, e produzindo água e CO2. A queima da glicose libera uma quantidade certa de energia e consome oxigênio. O resultado dessa operação, produz calor, água e gás carbônico, segundo a equação:

C6H12O6 + O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia

11) Quais são os dois mecanismos utilizados pelas células para retirar energia dos nutrientes? Onde cada um desses mecanismos acontecem?

As células utilizam 2 mecanismos para retirar energia dos nutrientes: a glicólise anaeróbia, que tem lugar no citossol, e a fosforilação oxidativa, que se realiza nas mitocôndrias.

12) Resuma de maneira compreensível a etapa da glicólise e escreva a reação envolvida.

A glicólise anaeróbia é o processo pelo qual uma sequencia de enzimas do citossol promove transformações graduais numa molécula de glicose, sem consumo de oxigênio, produzindo duas moléculas de piruvato e liberando energia que é armazenada em duas moléculas de ATP. O ATP se forma a partir do ADP e do fosfato inorgânico (Pi) existentes no citossol, segundo a equação:

2 ADP + 2 Pi + energia da glicose  2 ATP

13) Explique de maneira detalhada a etapa da fosforilação oxidativa perpassando por cada um dos produtos durante as reações que dela participam.

Na fosforilação oxidativa, o piruvato é oxidado até se formarem água e gás carbônico, com alto rendimento energético. Costuma-se distinguir, na oxidação fosforilativa, três mecanismos distintos, mas que se entrelaçam intimamente: a produção de acetilcoenzima A (acetil-CoA), o ciclo do ácido cítrico e o sistema transportador de elétrons. Como na mitocôndria o consumo de oxigênio está relacionado à fosforilação de ADP, o processo recebeu o nome de oxidação fosforilativa. O ADP é transferido do citossol para a mitocôndria, onde é transformado em ATP, que passa para o citossol.

14) Por que se diz que as mitocôndrias do ponto de vista energético são mais eficientes do que os motores produzidos pelo homem?

Do ponto de vista de rendimento energético, a mitocôndria é muito mais eficiente do que os motores construídos pelo homem. Calcula-se que, aproximadamente, a metade da energia liberada dos nutrientes é armazenada pelas mitocôndrias em moléculas de ATP. Os outros 50% são dissipados sob forma de calor, que é utilizado para aquecer o corpo.

15) Procure esquemas que explicam de maneira detalhada as etapas que constituem o processo da respiração celular ( glicólise e fosforilação oxidativa ).

A glicose é quebrada no citossol em um processo chamado glicólise, onde se forma moléculas de ácido pirúvico, liberando uma certa quantidade de energia. O ácido pirúvico entra na mitocôndria, e é convertido em acetil-coenzima A por um sistema multienzimático da matriz mitocondrial chamado de piruvato desidrogenase, que então é metabolizada pelo ciclo do ácido cítrico (ciclo de krebs). Depois os elétrons de alta energia percorrem a cadeia transportadora de elétrons ou cadeia respiratória, que é composto por complexos enzimáticos, onde os elétrons sedem energia e produz 36 mols de ATP por mol de glicose consumida. Este processo é chamado fosforilação oxidativa, e ocorre na membrana interna da mitocôndria.

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