Conversão de energia Mitocôndria - Respiração

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1 Universidade de São Paulo (USP) Escola de Engenharia de Lorena (EEL) Engenharia Ambiental Organelas: Cloroplasto e Mitocôndria Obtenção de energia para a célula a partir diferentes fontes: Conversão de energia Mitocôndria - Respiração O 2 e Carboidrato Mitocôndrias Luz + H 2 O +CO2 Cloroplastos Disciplina: Biologia Geral Prof: Tatiane da Franca Silva (Respiração) (Fotossíntese) ATP - Energia Química Moléculas Carreadoras Ativadas: ATP Adenosina trifosfato (ATP): Principal moeda energética das células ATP -> ADP + Pi l ibera entre 11 e 13 kcal/ mol de energia Porque o ATP e não os outros? Estabilidade: Velocidade de reação lenta Maior reserva de energia: Energia nas ligações Energia 1

2 Moléculas Carreadoras Ativadas: NAD+/NADH Importante carreador de elétrons na célula NAD+/ NADH: nicotinamida adenina dinucleotídeo (oxidada/ reduzida) Moléculas Carreadoras Ativadas: NAD+/NADH NADH: Carrega de um próton e dois elétrons ricos em energia. OXIDADO REDUZIDO H + + 2e NAD + NADH Moléculas Carreadoras Ativadas Antes da Respiração vem. 1 X Glicose NAD+ ADP Oxidação dos Carboidratos! Glicólise :(Glico açúcar; Lise quebra) No citoplasma Saldo: 2ATPs e 2 NADH NADH ATP 2 X Piruvato 2

3 Produto da Glicólise Acumulo de Oxigênio na Atmosfera Anaeróbios facultativos: Exemplo leveduras Piruvato Presença de oxigênio possibilitou o desenvolvimento de seres dependentes do metabolismo aeróbio para produzir energia 30x mais energia produzida em relação ao metabolismo anaeróbio O2 O2 Ex: Etanol e CO2 Citoplasma Processo Anaeróbio H2O e CO2 Mitocôndria Processo Aeróbio Respiração - Mitocôndria Fases específicas da Respiração ocorrem na Mitocôndria Exclusiva de células eucariotas Mitocôndria Evoluíram provavelmente de bactérias endossimbióticas quando a atmosfera já continha quantidade considerável de O2 Hipótese endossimbiótica 3

4 Componentes da Mitocôndria Matriz Mitocondrial Matriz: maior componente contém diversas enzimas ; DNA mitocondrial, RNA e ribossomo Membrana Externa: Delimita a organela. Permeável a pequenas moléculas Membrana Interna: em forma de cristas; Impermeável a íons; Contém as proteínas do complexos da cadeia respiratória Espaço Intermembrana: composição semelhante ao citosol. Alta concentração de prótons Conversão de Piruvato a Acetil - CoA Ciclo do Ácido Cítrico ou Ciclo de Krebs Principal fonte de elétron Produz NADH, FADH2 e CO2 Membrana Interna Cadeia Transportadora de Elétrons Aloca o complexo de proteínas da Cadeia Transportadora de Elétrons Recebe elétrons da Glicólise e do Ciclo do Ácido Cítrico 4 Complexos Proteicos Transporte de Elétrons gera o bombeamento de prótons para o Espaço Intermembrana 4

5 Complexo I: NADH desidrogenase - a cada 2 elétrons bombeia 4 H + Complexo I: NADH desidrogenase - a cada 2 elétrons bombeia 4 H + Complexo II: Sucninato de desidrogenase Recebe elétrons de FADH Complexo I: NADH desidrogenase - a cada 2 elétrons bombeia 4 H + Complexo II: Sucninato de desidrogenase Ubiquinona: transportador móvel Complexo III: Citocromo b-c1- a cada 2 elétrons bombeia 4 H + Ubiquinona: transportador móvel Complexo III: Citocromo b-c1- a cada 2 elétrons bombeia 4 H + Citocromo C: transportador móvel Complexo IV: Citocromo oxidase a cada 2 elétrons bombeia 1H+. Oxigênio recebe 4 elétrons formando 2H 2 O 5

6 Gradiente de protóns ATP Sintase Cadeia Transportadora de Elétrons: bombeia prótons através da Membrana Interna que acumulam no Espaço Intermembrana ATP sintase : Complexo na Membrana Interna Gradiente de prótons impulsiona a síntese de ATP na Matriz mitocondrial através da ATP sintase Síntese de ATP Mitocôndria: Respiração Aeróbica A passagem de prótons promove a rotação do anel do rotor. Energia mecânica é convertida em energia de ligações química. 6

7 Mitocôndria X Bactéria Aeróbica Inibidores da Cadeia Respiratória Mitocôndria Bactéria Aeróbica Gram negativa Alguns compostos químicos são inibidores da respiração celular. Pseudomonas aeruginosa 7