Organelas e suas funções. A energética celular:

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Daniel Quintão Covalski
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1 Organelas e suas funções Capitulo 15- Fundamentos da Biologia Celular- Alberts- 2ª edição A energética celular: Capitulo 13 (p 427 a 444) e Capitulo 14 Fundamentos da Biologia Celular- Alberts- 2ª edição

2 Compartimentos envoltos por membranas nas células eucarióticas Núcleo RE Aparelho de Golgi Lisossomos Endossomos Peroxissomos Mitocôndrias Cloroplastos Circundado pelo envelope nuclear com poros; Síntese de DNA e RNA Sua membrana é contínua a membrana ext. nuclear. Sintetiza a maior parte de lipídeos e proteínas p/ distribuição Recebe e modifica proteínas e lipídeos vindos do RE e despacha para outros sítios na célula Pequenos sacos com enzimas digestivas. Degradam organelas esgotadas e materiais endocitados. Compartimento de distribuição de materiais endocitados Contém enzimas utilizadas em reações oxidativas que degradam lipídeos e destroem moléculas tóxicas. Sítio de fosforilação oxidativa. Síntese de ATP e fixação de CO 2 pela fotossíntese

3 Visão geral da principal via de distribuição de proteínas em células eucarióticas

5 Mecanismos de importação pelas organelas O destino de uma proteína sintetizada no citosol depende de sua seqüência de aminoácidos; Sinal de distribuição Se não há sinal: residem no citosol; Sinais diferentes podem direcionar p/: núcleo, mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos ou RE.

6 Qual o compartimento destino? Seqüência sinal (15 a 60 aminoácidos) Sinal de distribuição típico. Freqüentemente é removido após a síntese As seqüências-sinal que especificam o mesmo destino podem variar. Propriedades físicas mais importantes que a seqüência exata.

8 Setas identificam locais de contato entre a membrana externa e interna na mitocôndria

9 Destino: Retículo Endoplasmático (RE) Porta de entrada p/ : Golgi, endossomos, lisossomos e secreção; Recebe 2 tipos de proteínas do citosol: Hidrossolúveis, que são completamente translocadas pela membrana do RE e liberadas no lúmen secreção. Transmembrânicas, que são parcialmente translocadas pela membrana do RE e tornam-se embebidas nela. As proteínas entram enquanto são sintetizadas...

10 Síntese de proteínas solúveis e seu transporte co-traducional através da membrana do RE (Partícula reconhecedora de sinal) Seqüência sinal citosol

A energética celular Como já vimos anteriormente a célula é um sistema altamente organizado e que necessita de grande quantidade de energia para manutenção de suas funções A principal

11 A energética celular Como já vimos anteriormente a célula é um sistema altamente organizado e que necessita de grande quantidade de energia para manutenção de suas funções A principal molécula utilizada são os açucares. Esta energia é obtida através de cadeias carbônicas ricas em energia e depois armazenada em moléculas de ATP para sua utilização dentro das células.

12 ATP é um carreador de energia A energia da quebra de açucares não é utilizada diretamente pelo organismo. A molécula de ATP é a moeda energética da célula. A quebra de suas ligações fosfato de alta energia para formar ADP ou AMP fornece energia para diversos processos celulares.

13 A energética celular Glicose E CO 2 + H 2 O E E E

14 A energética celular Glicólise

15 Glicólise A glicose tem um papel central no metabolismo de carboidratos O conjunto de reações que transformam a glicose em piruvato é chamado de glicólise Estas reações ocorrem no citoplasma da célula O piruvato é uma molécula de 3 carbonos que ainda tem um alto conteúdo energético

16 Via Glicolítica

17 4 ATP s formados pela fosforilação em nível de substrato 2 ATP s consumidos Saldo da glicólise = 2 ATP s 2NADH + 2H +

18 Metabolismo da glicose Aeróbios obrigatórios: crescem na presença de O 2 metabolizam glicose a CO 2 produzem mais ATP Anaeróbios facultativos: sem O 2 : convertem glicose em compostos de 2 ou 3 C que são liberados no meio ex. leveduras

19 Metabolismo anaeróbico da glicose O metabolismo anaeróbico da glicose produz relativamente poucas moléculas de ATP O piruvato funciona como aceptor final dos elétrons transferidos para a molécula de NADH

20 Metabolismo anaeróbico (fermentação) Levedura Músculo Fermentação alcoólica produz CO 2. Utilização em fermentos biológicos.

21 Mitocôndria Qual seu combustível para a síntese de ATP? Ácidos graxos e glicose Degradação completa de uma molécula de glicose= Síntese de 30 moléculas de ATP Nas céls. eucarióticas: Estágio inicial (glicólise)= no citosol, saldo de 2 ATPs.

22 Metabolismo aeróbico da glicose Piruvato produzido na glicólise transportado à mitocôndria Piruvato é convertido a Acetil-CoA Acetil-CoA é oxidado a CO 2 e H 2 O (respiração celular = +28ATP s)

23 Metabolismo aeróbico da glicose O Acetil-CoA é transformado em CO 2 e água por dois processos distintos que ocorrem dentro da mitocôndria que são denominados Ciclo do acido cítrico e fosforilação oxidativa.

24 Ciclo do acido cítrico O ciclo do acido cítrico (também conhecido como ciclo de Krebs) é responsável pela conversão de Acetil-CoA em CO 2 e H 2 O. As reações do ciclo do acido cítrico permitem a produção de NADH e FADH 2. Estes dois compostos serão utilizados pela via de fosforilação oxidativa.

26 Glicolise e ciclo do acido cítrico como rotas biossinteticas Glicolise e ciclo do acido cítrico fornecem esqueletos carbônicos para a síntese de outras biomoléculas.

27 O transporte de e - e a força próton-motriz A oxidação da glicose libera elétrons, captados pelas coenzimas (NADH e FADH 2 ) Na respiração, esses e - são transferidos p/ o O 2 formando H 2 O Durante esse processo os H + são bombeados através da membrana interna Sobe o ph relativo da matriz

28 Formação do gradiente eletroquímico Passagem dos elétrons pelos 4 complexos leva ao deslocamento dos prótons da matriz para o espaço intermembranas

29 Formação do gradiente eletroquímico Passagem dos elétrons pelos 4 complexos leva ao deslocamento dos prótons da matriz para o espaço intermembranas

30 Formação do gradiente eletroquímico Passagem dos elétrons pelos 4 complexos leva ao deslocamento dos prótons da matriz para o espaço intermembranas

31 Formação do gradiente eletroquímico Passagem dos elétrons pelos 4 complexos leva ao deslocamento dos prótons da matriz para o espaço intermembranas

32 Fosforilação oxidativa A fosforilação oxidativa envolve duas etapas distinta. A primeira é a formação de um gradiente eletroquímico a partir da transferência de prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembranas A segunda é a utilização deste gradiente para síntese de ATP a partir de ADP e Pi

33 ATP sintase (F 0 F 1 ) F o F 1 ATP sintase é um complexo multiproteico localizado na membrana interna da mitocôndria. Ele utiliza a energia potencial do gradiente de prótons para realizar a síntese de ATP a partir de ADP e Pi

34 Fotossíntese

35 Fotossíntese Cloroplastos utilizam energia solar para a realização da fotossíntese

Fotossíntese Fase Clara Fase Escura As reações de fotossíntese podem ser divididas em duas fases: Na primeira (Fase Clara) ocorre a absorção de energia solar que permite a

36 Fotossíntese Fase Clara Fase Escura As reações de fotossíntese podem ser divididas em duas fases: Na primeira (Fase Clara) ocorre a absorção de energia solar que permite a transformação de água em oxigênio resultando em ATP e elétrons na forma de NADPH. Na segunda (Fase escura) utiliza o ATP e o NADPH para transformar gás carbônico em carboidratos.

37 Fotossíntese 6CO 2 + 6H 2 O 6O 2 + C 6 H 12 O 6 Membrana externa Cloroplasto luz Espaço intermembrana Estroma Membrana interna Membrana do tilacóide Cloroplastos possuem um compartimento extra em relação a mitocondrias.

38 Cloroplasto Folha Epiderme superior estroma Granum Epiderme inferior Membrana externa Membrana do tilacóide Membrana interna Espaço intermembrana espaço do tilacóide

39 A captação da Energia da LUZ Feita pelos FOTOSSISTEMAS I e II luz De 250 a 400 moléculas de pigmentos + aceptores de e- organizados em cada fotossistema; Dentro dos fotossistemas, as moléculas de clorofila estão ligadas à proteínas; Fotossistema I (PSI) P 700 Fotossistema II (PSII) P 680

40 Luz Centro de reação Transferência de ressonância da energia Estroma Lúmen Par especial de clorofilas = Complexos coletores de luz Transferência de energia dos complexos que coletam luz para o centro de reação associado ao fotossistema I das cianobactérias.

41 A captação da energia luminosa pelo fotosistema II gera um elétron de alta energia que permitira o transporte de um próton para o interior do espaço tikaloide, gerando um gradiente. Isso é análogo ao processo que ocorre na mitocôndria.

42 A captação da energia luminosa pelo fotosistema II gera um elétron de alta energia que permitira o transporte de um próton para o interior do espaço tikaloide, gerando um gradiente. Isso é análogo ao processo que ocorre na mitocôndria.

43 Comparação da produção de ATP com gradientes de H+

44 Reações de Carboxilação Fixação do CO 2 (no estroma) através do ciclo de Calvin produzindo glicose (ATP e NADPH não podem ser armazenados...) Utiliza produtos da fase luminosa

45 O ciclo de Calvin

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