Disciplina: Biologia Celular Curso: Ciências Biológicas (UNESP/IBILCE) Docente: Profa. Dra. Maria Tercília V. A. Oliveira Profa. Msc.

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1 Disciplina: Biologia Celular Curso: Ciências Biológicas (UNESP/IBILCE) Docente: Profa. Dra. Maria Tercília V. A. Oliveira Profa. Msc. Rosana Silistino de Souza Discente: Prof. Alexandre Vidotto

2 I. Histórico II. Ultraestrutura III. Composição Química IV. Fisiologia V. Biogênese VI. Doenças de DNAmt e herança materna VII. Origem VIII. Importância para pesquisa

3 I. HISTÓRICO

4 1840 Células de rim e fígado Método de Régaud alongados arredondados Termo grego mitos (alongado) + chondrion (pequeno grânulo) 1948 isolamento dessas organelas na forma intacta 1960 esclarecimento da função (Peter Mitchel premio nobel de 1979)

5 Mitocôndrias arredondadas Ex: Intestino e fígado Ex: Tubulos de malpighi, glandulas salivares (insetos) e pâncreas (mamífeors) Mitocôndrias alongadas

6 A energia para as atividades metabólicas é produzida graças à energia contida nas moléculas de glicose e ácidos graxos. 1 mol glicose 1 mol ácido palmítico 38 mol ATP 126 mol ATP Nas células vegetais os compostos orgânicos são sintetizados por meio da fotossíntese.

7 Células eucariontes obtêm energia por meio da ruptura gradual de ligações covalentes de moléculas de compostos orgânicos ricos em energia A energia é armazenada sob a forma de ATP (adenosina 5 trifosfato)

8 II. Ultraestrutura

9 Forma arredondada ou alongada Diâmetro: 0,5 a 1 µm Comprimento: 0,5 a 10 µm Organelas móveis Fixas em determinadas células Epitélio ciliado: próximas aos cílios Espermatozóides: ao redor do flagelo Músculo estriado: entre os feixes de miofibrilas Células sensitivas da retina Células dos túbulos contorcidos distais

10 Também podem estar associadas a grânulos de gordura

11 OCORRÊNCIA EM DIFERENTES TIPOS CELULARES Extremamente variável demanda energética Tipo celular Nº Mitocôndrias Ovócito Ameba gigante Hepatócitos 500 a 1600 Células renais 300 Espermatozóides 25 Algas verdes 1

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13 Membrana externa (me) 50 % de lipídios 50% de proteínas - várias enzimas Espaço intermembranas - Porina permeabilidade a todas as móleculas de 5000 daltons ou menos. Espaço intermembranas (ei) Composição química semelhante a do citoplasma Várias enzimas

14 Membrana interna (mi) Se invagina para o interior, constituindo as cristas mitocondriais Onde localiza-se componentes da cadeia respiratória e o complexo enzimático F1F0 20% Lipídeos 80% Proteínas ei

15 III. COMPOSIÇÃO QUÍMICA

16 Aparato genético - DNA circular (1% do DNA do núcleo) - RNAm - RNAt - RNAr (mitorribossomos) * Replicação * Transcrição * Tradução de proteínas - 13 proteínas

17 Dentre as proteínas da matriz estão várias enzimas que atuam no metabolismo de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos

18 VI. FISIOLOGIA

19 Grande importância e eficiência das mitocôndrias Na glicólise: 1 mol glicose 2 mol ATP Nas mitocôndrias: 1 mol glicose 30 mol ATP

20 Queima de açúcar na célula (açúcar + O 2 ) gera CO 2 e H 2 O e transfere energia para moléculas carreadoras ativadas (ATP e NADH) hipótese quimiosmótica Glicose é degrada em etapas para não ocorrer toda a dissipação da energia sob a forma de calor ATP é produzido no citosol e nas mitocôndrias Quebra das moléculas de alimentos ocorre em 3 estágios: Digestão: intestino / lisossomos Glicólise: citosol Fosforilação oxidativa: mitocôndrias

21 RESPIRAÇÃO CELULAR Processo de Oxidação de moléculas orgânicas Liberação de energia aproveitada na síntese de ATP

22 RESPIRAÇÃO CELULAR Glicólise aeróbica e anaeróbica NAD NICOTINAMIDA ADENINA NADH + H+

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24 CICLO DE KREBS Acetil-CoA (degradação de aminoácidos, lipídios e carboidratos) Piruvato desidrogenase

25 Ciclo do ácido tricarboxílico (Ciclo de Krebs) ANEL DE ISOALOXAZINA

26 TRANSDUÇÃO DE ENERGIA

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28 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS OU CADEIA RESPIRATÓRIA Complexos protéicos com grupo heme Permite a transferência de elétrons Átomos de ferro se reduzem

29 Estrutura dos citocromos Citocromo C Citocromo A

30 NADH + H + + ½ O 2 NAD + + H 2 O Processos de conversão de energia ADP + Pi ATP + H 2 O

31 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA Transferência de um par de elétrons do NADH para o O2 com liberação de energia

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33 FLUXO DE PRÓTONS ATRAVÉS DO COMPLEXO F0F1 (ATP SINTASE)

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35 V. BIOGÊNESE

36 São formadas à partir de outras mitocôndrias préexistentes Divisão e crescimento dependentes do restante da célula.

37 Apesar da capacidade de replicação transcrição e tradução, apenas 13 proteínas são codificadas pelo genoma mitocondrial. PROTEÍNAS IMPORTADAS DO CITOSOL

38 VI. DOENÇAS DE DNA MITOCONDRIAL E HERANÇA MATERNA

39 Doença Neuropatia óptica hereditária de Leber NRP, doença de Leigh MELAS Fenótipo Morte rápida do nervo óptico, levando à cegueira na vida adulta e jovem Neuropatia, ataxia, retinite pigmentosa, retardo de desenvolvimento, retardo mental, acidemia lática Encefalopatia mitocondrial, acidose lática e episódios tipo derrame; pode se manifestar apenas como diabetes melito Mutação mais frequente no DNAmt Substituição Arg340His no gene ND1 do complexo I da cadeia de transporte de elétrons; outras mutações de sentido trocado no compelxo I Mutações de ponto na subunidade ATPase do gene 6 Mutações de ponto no RNAt Leu MERRF Epilepsia mioclônica, fibras vermelhas anfractuadas no músculo, ataxia, surdez neurossensorial Mutações de ponto no RNAt Lis Surdez Surdez neurossensorial progressiva, em geral induzida por antibióticos aminoglicosídicos Mutação A1555G no RNAr 12S Oftalmoplegia externa progressiva crônica (CPEO) Surdez neurossensorial não-sindrômica, fraqueza progressiva dos músculos extraoculares Mutação A7445G no RNAr 12S Síndrome de Pearson Insuficiência pancreática, pancitopenia, acidose lática Grandes deleções Síndrome de Kearns-Sayre (KSS) PEO de início precoce com bloqueio cardíaco, pigmentação da retina Grande deleção de 5kb

40 Doença de Luft Miopatias Aumento mitocôndrias no tecido muscular esquelético Aumento metabolismo basal Hipertireoidismo Formação de pouco ATP (mais calor) A forma mais benigna de miopatia mitocondrial pode causar só fraqueza proximal leve, que tende a ser mais intensa nos membros superiores. Há intolerância ao exercício em quase metade dos pacientes. A progressão é extremamente lenta e o paciente pode levar vida praticamente normal. : musmiopmitoc.html

41 Miopatia mitocondrial infantil Doença fatal Lesão músculos esqueléticos e disfunção renal Ausência de enzimas na cadeia transportadora de elétrons Na extremidade grave do espectro está uma miopatia infantil com fraqueza e acidose láctica que se torna evidente já na 1ª semana de vida e é fatal antes de 1 ano. A atividade de citocromoxidase é praticamente ausente no tecido muscular. : musmiopmitoc.html

42 Citocromo C Citocromo A

43 As mitocôndrias são de origem materna. Motivos ainda obscuros

44 VII. ORIGEM

45 DUAS TEORIAS Associação simbiótica entre um eucarioto anaeróbico e um procarioto aeróbico Invaginação de membrana de um procarioto, contendo componentes da cadeia respiratória e complexo ATP sintase Teoria mais aceita - Aspectos: DNA circular, mitorribossomos com sedimentação de 55S, síntese de proteínas inibida por cloranfenicol e o aa. iniciador de síntese protéica é o formil-metionina

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47 VII. IMPORTÂNCIA PARA PESQUISA

48 ANÁLISE FORENSE

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50 FILOGENÉTICA

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53 OBRIGADO!