MITOCÔNDRIA Mariana Machado, Ruth Janice Guse Schadeck Navegue na mitocôndria: http://ufpr.sistemaspibid.com.br/site/projects/35/paginas/654 Metodologia Na construção da mitocôndria utilizou-se o Programa Adobe Flash para a realização das animações. Este programa permite criar animações de uma forma fácil e possui excelentes recursos para a multimídia. O Adobe Flash Player disponibiliza técnicas de programação em sua própria linguagem Action Script, possibilitando a produção de animações que não focam apenas na ilustração, mas também no envolvimento que o usuário terá para a manipulação das animações que está vendo. Além disso, este programa permite a importação de imagens, assim como, a criação de símbolos e botões, interpolações de movimento, inclusão de caixa de legendas e texto, construindo um produto final de qualidade no seu conteúdo e interação. Esses materiais já foram disponibilizados em oficinas e o retorno dos estudantes foi muito positivo. As ilustrações forma realizadas no programa Adobe Illustrator que possui grande quantidade de ferramentas para a criação de imagens. Os recursos gráficos do Adobe Illustrator de maior importância no desenvolvimento deste projeto são a construção de imagens tridimensionais com efeitos de luz e sombra, ajustes de cor, contraste e brilho e transformações de imagem e do seu tamanho para a construção de uma imagem de boa qualidade. Descrição da animação interativa A imagem da mitocôndria em 3D que foi produzida apresenta as seguintes estruturas: membrana externa, espaço entre membranas, membrana interna, cristas mitocondriais e matriz mitocondrial (figura 1). Figura 1. Mitocôndria. Obteve-se como resultado desta etapa do projeto, as animações da respiração celular (glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória). Em cada animação ao término de sua execução o usuário pode repetir a mesma ou pode selecionar a opção na qual animação surge com legendas
em textos explicativos. Todo esse material pode ser acessado, na forma de uma mídia interativa, pelos alunos utilizando seus computadores. A seguir com a utilização de imagens estáticas serão descritos os principais aspectos dessa mídia interativa. A partir da imagem da mitocôndria começou-se o desenvolvimento das imagens que compõem o seu interior, como as etapas da respiração celular ocorrem em diferentes locais (citoplasma da célula, interior da mitocôndria e crista mitocondrial) cada local foi desenhado para facilitar a compreensão das mesmas (Figura 2). Figura 2. Representação da crista mitocondrial e espaço entre membranas (local onde ocorre a Cadeia Respiratória). Criou-se um menu principal da mitocôndria que tem total interação com o usuário, tornando possível a visualização das animações na ordem em que desejar (Figuras 3 e 4). Figura 3. Menu principal da mitocôndria Figura 4. Menu principal da Respiração Celular. Quando o usuário escolhe alguma das opções das animações, ele é direcionado para a interface da animação escolhida. O primeiro texto que aparece (Figura 5), contém uma explicação breve do que está acontecendo na animação, o usuário também tem a opção de um texto explicativo com maiores informações (Figura 5 Representação Texto Glicólise Mais informações), assim fica a seu critério escolher a alternativa que preferir.
Figura 5. Representação do texto da Glicólise. Figura 6. Representação do texto Mais Informações da Glicólise. Glicólise A glicólise é a primeira etapa da respiração celular, ela ocorre no citoplasma da célula (meio intracelular). Na glicólise ocorre a quebra de uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato ou ácido pirúvico (Figura 7). Na animação a glicose é representada por uma esfera que sofrerá modificações ao longo do processo, conforme descrito na figura 7. A. Glicose no citoplasma. B. Glicose passando por reações. Figura 7. Representação da Glicólise. C. Quebra da Glicose. D. Formação de dois piruvatos. Ciclo de Krebs
Nesta animação antes do início do ciclo de Krebs o estudante acompanhará o piruvato entrando dentro da mitocôndria para que ele se a uma molécula de Coenzima-A (CoA) e seja transformado em Acetil- CoA (Figura 8). É importante que esta ligação aconteça porque é o Acetil-CoA que irá participar do ciclo de Krebs, nesta ligação ocorre a formação de uma molécula de NADH+ e de gás carbônico (CO2) (figura 11). Após ser formado, o acetil-coa passará então para o ciclo de Krebs. O usuário poderá observar este ciclo através de uma animação onde o acetil-coa aparece entrando em um ciclo giratório. No ciclo de Krebs ocorrem reações onde a molécula de acetil-coa é quebrada liberando três moléculas de H+ (hidrogênio), uma molécula de gás carbônico, sendo também formada uma molécula de ATP. Assim, conforme ocorre o giro deste ciclo, o usuário observará as moléculas de Figura 8. Frames representativos do ciclo hidrogênio (H+) sendo liberadas e se encontrando com o NAD, um de Krebs. As bolinas iniciais representam aceptor de elétrons, para que haja a formação do NADH+, nessa piruvato e CoA. animação também é possível ver a liberação do gás carbônico e a formação do ATP com o encontro de uma molécula de fosfato inorgânico (Pi) e uma molécula de ADP (adenosina difosfato) (figura 9). Cadeia Respiratória A cadeia respiratória ou transportadora de elétrons ocorre nas cristas mitocondriais onde se encontram proteínas transportadoras (citocromos) com afinidade para os elétrons. Nesta etapa, os NADH+, produzidos nas duas etapas anteriores (glicólise e ciclo de Krebs), cedem os seus hidrogênios com seus elétrons aos citocromos. Ao longo da cadeia respiratória ocorre a liberação gradual de energia à medida que os elétrons passam Figura 9 - Cadeia mitocondrial de elétrons de um transportador para o outro, esta energia liberada é utilizada na síntese de moléculas de ATP. No final da cadeia transportadora, os hidrogênios (prótons H+) são captados pelo oxigênio para a formação de moléculas de água. Esta etapa é a responsável pela maior parte de produção de ATP pela célula.
Na animação desta etapa representou-se a crista mitocondrial e o espaço entre membranas, o usuário observará a camada de fosfolipídios e os citocromos que fazem parte da membrana interna da mitocôndria (esta membrana forma a crista mitocondrial). A animação se inicia com a separação do NADH+, assim o hidrogênio (H+) libera seus elétrons para o primeiro citocromo. Os elétrons liberados pelo hidrogênio são representados por bolinhas amarelas que passam entre os citocromos até chegarem ao oxigênio (O2), representado por uma bolinha verde (figura 9). Ao final da cadeia respiratória ocorre a formação de ATP e também de moléculas de água.