Mitocôndrias - IBILCE/UNESP

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
I. Histórico
II. Ultraestrutura
III. Composição Química
IV. Fisiologia
V. Biogênese
VI. Doenças de DNAmt e herança
materna
VII. Origem
VIII. Importância para pesquisa
I. HISTÓRICO
1840 – Células de rim e fígado → Método de Régaud
arredondados
alongados
• Termo grego → mitos (alongado) + chondrion (pequeno
grânulo)
• 1948 – isolamento dessas organelas na forma intacta
• 1960 – esclarecimento da função (Peter Mitchel – premio
nobel de 1979)
Mitocôndrias
arredondadas
Ex: Intestino e fígado
Ex: Tubulos de malpighi,
glandulas salivares (insetos) e
pâncreas (mamífeors)
Mitocôndrias
alongadas
• A energia para as atividades metabólicas é produzida graças
à energia contida nas moléculas de glicose e ácidos graxos.
1 mol glicose
38 mol ATP
1 mol ácido palmítico
126 mol ATP
• Nas células vegetais os compostos orgânicos são sintetizados
por meio da fotossíntese.
• 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)
II. Ultraestrutura
• 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
• Também podem estar associadas a grânulos de
gordura
• OCORRÊNCIA EM DIFERENTES TIPOS CELULARES
Extremamente variável demanda energética
Tipo celular
Nº Mitocôndrias
Ovócito
300.000
Ameba gigante
10.000
Hepatócitos
500 a 1600
Células renais
300
Espermatozóides
25
Algas verdes
1
• 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
• 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
III. COMPOSIÇÃO
QUÍMICA
Aparato genético - DNA circular (1% do DNA do
núcleo)
- RNAm
- RNAt
- RNAr (mitorribossomos)
* Replicação
* Transcrição
* Tradução de proteínas - 13 proteínas
Dentre as proteínas da matriz estão várias enzimas que
atuam no metabolismo de carboidratos, ácidos graxos e
aminoácidos
VI. FISIOLOGIA
Grande importância e
eficiência das mitocôndrias
Na glicólise: 1 mol glicose 2 mol ATP
Nas mitocôndrias: 1 mol glicose 30 mol ATP
• Queima de açúcar na célula (açúcar + O2) gera
CO2 e H2O 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
RESPIRAÇÃO CELULAR
Processo de Oxidação de moléculas orgânicas
Liberação de energia aproveitada na síntese de ATP
RESPIRAÇÃO CELULAR
Glicólise
aeróbica e anaeróbica
NAD
NICOTINAMIDA
NADH + H+
ADENINA
CICLO DE KREBS
Acetil-CoA (degradação de aminoácidos, lipídios e carboidratos)
Piruvato desidrogenase
Ciclo do ácido tricarboxílico (Ciclo de Krebs)
ANEL DE ISOALOXAZINA
TRANSDUÇÃO DE ENERGIA
CADEIA TRANSPORTADORA DE
ELÉTRONS OU CADEIA RESPIRATÓRIA
Complexos protéicos com grupo heme
Permite a transferência de elétrons
Átomos de ferro se reduzem
Estrutura dos citocromos
Citocromo C
Citocromo A
NADH + H+ + ½ O2
NAD+ + H2O
Processos de
conversão de energia
ADP + Pi
ATP + H2O
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Transferência de um par de elétrons do NADH
para o O2 com liberação de energia
FLUXO DE PRÓTONS ATRAVÉS DO
COMPLEXO F0F1 (ATP SINTASE)
V. BIOGÊNESE
São formadas à partir de outras mitocôndrias préexistentes
Divisão e crescimento dependentes do restante da
célula.
Apesar da capacidade de replicação transcrição e
tradução, apenas 13 proteínas são codificadas pelo genoma
mitocondrial.
PROTEÍNAS IMPORTADAS DO CITOSOL
VI. DOENÇAS DE
DNA MITOCONDRIAL
E HERANÇA
MATERNA
Doença
Fenótipo
Mutação mais frequente no
DNAmt
Neuropatia óptica hereditária de Leber
Morte rápida do nervo óptico, levando à
cegueira na vida adulta e jovem
Substituição Arg340His no gene ND1 do
complexo I da cadeia de transporte de
elétrons; outras mutações de sentido trocado
no compelxo I
NRP, doença de Leigh
Neuropatia, ataxia, retinite pigmentosa,
retardo de desenvolvimento, retardo mental,
acidemia lática
Mutações de ponto na subunidade ATPase do
gene 6
MELAS
Encefalopatia mitocondrial, acidose lática e
episódios tipo derrame; pode se manifestar
apenas como diabetes melito
Mutações de ponto no RNAtLeu
MERRF
Epilepsia mioclônica, fibras vermelhas
anfractuadas no músculo, ataxia, surdez
neurossensorial
Mutações de ponto no RNAtLis
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
• Miopatias
• Doença de Luft
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.”
: www.fcm.unicamp.br/.../ musmiopmitoc.html
• 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.”
: www.fcm.unicamp.br/.../ musmiopmitoc.html
Citocromo C
Citocromo A
As mitocôndrias são de origem materna.
Motivos ainda obscuros
VII. ORIGEM
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
VII. IMPORTÂNCIA
PARA PESQUISA
ANÁLISE FORENSE
FILOGENÉTICA
OBRIGADO!