Universidade Federal da Paraíba Centro de Exatas e da Natureza Programa de Pós Graduação em Biologia Celular e Molecular Estágio Docência MITOCÔNDRIAS

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1 Universidade Federal da Paraíba Centro de Exatas e da Natureza Programa de Pós Graduação em Biologia Celular e Molecular Estágio Docência MITOCÔNDRIAS Thaís Honorato Fevereiro de 2015

2 Histórico A organela é descrita pela primeira vez. Albert von Kolliker, 1857

3 Histórico Aparência filamentosa no protoplasma (Flemming, 1882)

4 Histórico Elementary living partcles, bioblasts, present in all cells (Altmann, 1890) Mitochondrion = mitos (filamento) + chondros (grânulo) (Benda, 1898) Filamentos observados por Flemming e mitocôndrias observadas por Benda eram a mesma estrutura (Meves, 1907)

5 Histórico Fermentação e Microorganismos Louis Pasteur,

6 Histórico Fermentação e Extratos Celulares Eduard Buchner, 1897 Via GlicolíTca Embdem, Meyerhof e Parnas, Ciclo da Uréia e Ciclo do ácido cítrico Hans Krebs, 1932 e 1937

7 Histórico Centrifugação Diferencial Prêmio Nobel em Fisiologia/Medicina 1974 A mitocôndria é isolada pela primeira vez Bensley & Hoerr, 1934 Desenvolvimento das técnicas de centrifugação Behrens, 1838 e Albert Claude, anos 40 Claude Mitocôndria biologicamente atvas Hogeboom, Schneider e Palade, 1948 Palade

8 Histórico Ciclo do ácido cítrico, β- oxidação e fosforilação oxidatva Kennedy & Lehninger, Hipótese QuimiosmóTca Peter Mitchell, 1961 (Prêmio Nobel 1978) DNA mitocondrial (mtdna) Margit Nass & Sylviam Nass, 1963 Lehninger Corantes Fluorescentes (Rodamina 123) Johnson, 1988

9 A mitocôndria Responsável pelo fornecimento energétco essencial para o metabolismo celular Essas organelas ocupam uma porção substancial do volume citoplasmátco Essenciais para a evolução de animais complexos 15 vezes mais ATP do que é fornecido pela glicólise

10 Estruturas mitocondriais Matriz Mitocondrial Membrana Mitocondrial Interna Membrana Mitocondrial Externa Espaço Intermembranas

11 Estruturas mitocondriais Palade, 1953 Frey, 2002

12 Estruturas mitocondriais - MME Porinas (VDAC): Permeáveis até 5000 dáltons Enzimas para síntese de lipídeos mitocondriais Maquinaria enzimátca para divisão e fusão da organela BCL- 2 e BCL- XL Proteínas do Complexo TOM

13 Estruturas mitocondriais Espaço Intermembrana Composição iônica semelhante a do citosol Citocromo c Proteínas associadas a apoptose Enzimas que utlizam o ATP proveniente da matriz para fosforilar outros nucleoudeos (ex.: creatna cinase e adenilato cinase)

14 Estruturas mitocondriais MMI Cristas mitocondriais Impermeáveis (Cardiolipina) Proteínas da cadeia respiratória ATP- sintase Transportadores seletvos de íons e metabólitos Translocador de ADP/ATP TIM

15 Estruturas mitocondriais Matriz Mitocondrial Enzimas (oxidação dos ácidos graxos e piruvato, ciclo do ácido cítrico) DNA genômico mitocondrial Ribossomos mitocondriais trnas Enzimas requeridas para a expressão dos genes

16 Estruturas mitocondriais DNA Mitocondrial IdenTficação dos ácidos nucleicos (1957) IdenTficação do DNA (1963) Sequenciamento (1981) DNA Circular MúlTplas cópias pb em humanos pb em vegetais superiores

17 Estruturas mitocondriais DNA Mitocondrial Humano: 37 genes Ø 13 proteínas Ø 22 trnas Ø 2 rrna Código GenéTco Diferenciado Código Universal: AUA = Isoleucina mtdna humano = metonina mtdna Drosophila = serina mtdna fungos = arginina Fidelidade reduzida e reparo ineficiente = 10x mais mutações

18 Estruturas mitocondriais DNA Mitocondrial

19 Estruturas mitocondriais DNA Mitocondrial

20 Síntese de proteínas Mitocondriais Onde são sintetzadas as demais proteínas mitocondriais?

21 Síntese de proteínas Mitocondriais

22 Teoria EndossimbióTca Intuição Cienufica - Século XIX : Schimper (1883) / Merschkowsky (1905) Wallin ( )

23 Teoria EndossimbióTca Lynn Margulis, 1981 ( Symbiosis in Cell Evolution )

24 Teoria EndossimbióTca

25 Teoria EndossimbióTca Evidências estruturais: A presença de duas membranas com composições lipídicas e proteicas distntas DNA circular N- formilmetonil trna Cardiolipina Homologia da Catalase Mitocondrial Ribossomo 70s

26 Teoria EndossimbióTca Evidências farmacológicas: Eritromicina: inibe a translocação ribossomal Tetraciclina: Liga- se reversivelmente à subunidade 30S do ribossomo e inibe a ligação do aminoacil- t- RNA ao síto receptor na unidade Clorafenicol: Liga- se à subunidade 50S e inibe a atvidade da peptdil- transferase.

27 Teoria EndossimbióTca Evidências biológicas: Homologia de Ricke&sia prowazekii com mitocôndrias de Saccharomyces cerevisiae e Reclinomonas Americana Bactéria/Parasita intracelular Genoma Proteínas da cadeia respiratória e do Ciclo do Ácido Tricarboxílico O processo de fusão assemelha- se ao de divisão celular bacteriana

28 Comportamento Celular 0,5 a 1µm Móveis e plástcas Associadas a microtúbulos

29 Comportamento Celular

30 Comportamento Celular

31 Comportamento Celular

32 Comportamento Celular

33 Comportamento Celular Fungos Intervalo de 3 minutos

34 Papel Biológico ATP a partr de membranas Procariotos membrana plasmátca Eucariotos membrana especializadas no interior de organelas conversoras de energia 15 vezes mais ATP do que na glicólise

35 Papel Biológico Piruvato ou ácidos graxos AceTl CoA Ciclo do ácido cítrico CO 2 e NADH

36 Cadeias transportadoras de elétrons Complexos enzimátcos respiratórios Complexo da NADH- desidrogenase Complexo do citocromo b- c 1 Complexo da citocromo- oxidase

37 Cadeias transportadoras de elétrons

38 As mitocôndrias Na membrana interna os carreadores de elétrons estão associados à moléculas proteicas As proteínas guiam os elétrons entre os complexos enzimátcos Concentrações de ATP são mantdas 10x mais que ADP

39 Ganho energétco

40 Tecidos dependentes de Fosforilação oxidatva CNS Tecido muscular Visão Audição

41 Doenças Mitocondriais Envelhecimento Doenças NeurodegeneraTvas Câncer Diabetes Doenças cardíacas

42 Doenças Mitocondriais

43 Universidade Federal da Paraíba Centro de Exatas e da Natureza Programa de Pós Graduação em Biologia Celular e Molecular Estágio Docência MITOCÔNDRIAS Thaís Honorato

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