mitocôndrias

Olá, nesse vídeo vou falar para vocês um pouco sobre a morfologia da mitocôndria, e também as suas principais funções. As mitocôndrias são organelas encontradas em todas as células eucariotas, a localização dentro do citoplasma vai variar assim como a quantidade das organelas também varia dependendo do tipo de célula que a gente tiver observando, isso porque os microtúbulos e as proteínas motoras permitem uma transporte intracelular constante, fazendo com que essas mitocôndrias consigam caminhar longos trajetos dentro do citoplasma, e com isso elas podem se aglomerar numa porção da célula, onde a demanda energética é maior naquele momento e

depois se dispersar novamente por todo o citoplasma quando a demanda energética já não mais for necessário naquele local. A quantidade de mitocôndrias também muda de um tipo celular para outro, então células muito ativas em alguns processos como síntese de proteínas, é como é o caso dos neurônios que estão constantemente Sintetizandp neurotransmissores, essas células vão apresentar grande quantidade de mitocôndrias, aqui eu tenho então no slide mostrando o corpo celular do neurônio, em vermelho está marcado citoesqueleto, e em verde as mitocôndrias, para vocês verem que as mitocôndrias ocupam grande parte do corpo celular do neurônio. Outras células

que não tem uma demanda energética tão alta vão ter uma quantidade de mitocôndria menor, isso então vai variar de acordo com a atividade celular entre os diferentes tipos de célula, embora as mitocôndrias não tenham uma localização definida dentro da maioria das células em alguns tipos celulares, essas mitocôndrias precisam estar fixas em determinados pontos para facilitar o funcionamento daquela célula, por exemplo as células musculares estriadas esqueléticas, onde o citoesqueleto tá organizado na forma de sarcômeros, como a gente viu na aula de citoesqueleto, então aqui eu tenho uma fotografia de microscopia eletrônica mostrando um pedacinho do citoplasma

de uma célula estriada esquelética, mostrando as estriações transversais que compreendem os sarcômeros, esses sarcômeros Eles estão presentes dentro de estruturas contrateis chamadas de miofibrilas, então aqui eu tenho uma miofibrila, aqui outra miofibrila e aqui outra, vocês vão aprender isso melhor na aula de tecido muscular, mas as mitocôndrias são essas estruturas aqui que eu estou apontando na seta, e essas mitocôndrias vão ficar enfileiradas, uma do ladinho da outra entre essas miofibrilas, por quê que essa disposição nunca muda dentro de uma célula muscular estriada esquelética, porque são as mitocôndrias as organelas responsáveis por produzirem energia, o ATP

sai da mitocôndria e automaticamente já entra em contato com as moléculas de miosina dos sarcômeros, facilitando então fornecimento de energia para que a miosina consiga se movimentar sobre os filamentos de actina, promovendo então a contração muscular, se as mitocôndrias estivessem disponíveis no citoplasma de forma aleatória, o mecanismo de contração muscular seria muito menos eficiente do que é quando a célula organiza as suas mitocôndrias dessa forma. Outro exemplo de célula que apresenta as mitocôndrias organizadas no ponto fixo Da célula é observado nos espermatozoides, então aqui eu tenho um esquema, um desenho, uma figura esquemática do que

é um espermatozoide, então ele é dividido em três porções principais, que é a cabeça, onde está o núcleo da célula e o acrossoma, a peça intermediária, e a cauda ou flagelo, a peça intermediária é a porção onde o flagelo se insere na cabeça do espermatozoide, as mitocôndrias, essas células apresentam pouquíssima quantidade de citoplasma, é uma célula que foi se diferenciando a partir de uma célula esférica né, que é a espermatíde, a espermatide vai se modificando até formar essas células com formato típico que é o espermatozoide, então para essa diferenciação ela foi perdendo citoplasma, e o

pouco de citoplasma que a célula tem, está aqui ó em volta dessas porções, da cabeça, peça intermediária e do flagelo ou calda. As mitocôndrias estão todas concentradas nessa porção aqui da peça intermediária, então se eu ampliar aqui a peça intermediária eu vou ver aqui em verde mostrando os microtúbulos que formam o flagelo dos espermatozoides, em vermelho as mitocôndrias, as mitocôndrias dos espermatozoides São alongadas de modo que elas conseguem circundar todo à volta dos microtúbulos que formam o flagelo do espermatozóide, então em microscopia eletrônica nessa imagem aqui eu vejo as mitocôndrias uma do ladinho da outra

e elas estão dando volta tridimensionalmente imaginando aqui, essas mitocôndrias dão voltas em volta do flagelo que passa aqui no centro do espermatozóide, então todas as mitocôndrias vão ser encontradas somente aqui na peça intermediária. Por que aqui? Porque aqui é o início da formação do flagelo, então essas mitocôndrias produzem ATP e já fornecem o ATP para que as moléculas de dineina que estão aqui nos microtúbulos do flagelo faça uma movimentação sobre os microtúbulos, permitindo então o batimento flagelar, então essa localização favorece uma eficiência maior para a movimentação do flagelo. Nas demais células do corpo humano as

mitocôndrias estão organizadas de forma aleatória no citoplasma, podendo se concentrar num ponto ou outro onde há maior demanda energética como eu comentei através do transporte intracelular. Bom qual que é a visão geral da mitocôndria? Qual seria estrutura ou a morfologia dessa Organela? Ela é uma organela formada por dupla membrana, como poucas regiões do citoplasma é, então eles têm dupla membrana lá no envoltório nuclear e dupla membrana aqui nessa organela que é mitocôndria. A membrana mais externa à organela, essa membrana que tá em contato com citoplasma é chamada de membrana mitocondrial externa, a membrana que fica

mais em contato com o interior da organela é chamada de membrana interna. O espaço entre essas duas membranas que eu tô apontando aqui pela seta é chamada de espaço intermembranas. A membrana mitocondrial interna sofre um processo de invaginação, onde ela entra para o interior da organela formando então essas pregas, essas pregas são exclusivas da membrana interna e não da membrana externa. Essas pregas são chamadas de cristas mitocondriais e o interior da organela é chamado de matriz mitocondrial. Bom que que tem diferente nessas diferentes porções que eu apontei? Qual que é a importância de cada uma

dessas regiões? A membrana externa é altamente permeável isto faz com que as moléculas que estejam no citoplasma consigam passar facilmente Por elas e chegar no espaço intermembranas. Então o espaço intermembranas também vai ter uma composição muito parecida ou semelhante com o citoplasma, já a membrana mitocondrial interna e assim como as cristas, já que a crista é apenas uma projeção da membrana mitocondrial interna, ela é uma membrana totalmente opostas em termos de características em relação a membrana externa, quanto a membrana externa é permeável, a membrana interna é altamente impermeável aos íons, isso porque ela é uma

membrana formada por um tipo de lipídica chamada de cardiolipina, e a cardiolipina faz com que os íons não consigam passar, permear facilmente pela membrana interna, então ela é extremamente impermeável, uma outra característica da membrana interna que ela é altamente proteica, ou seja, oitenta por cento das moléculas que compõem a membrana interna é constituído por proteínas. Que proteínas são essas? Proteínas que trabalham na produção de ATP, como a gente vai ver daqui a pouquinho. Proteínas que funcionam na cadeia transportadora de elétrons, e a proteína principal chamado de ATP sintase, que é um complexo transmembranas responsável por

Fazer a fosforilação oxidativa, ok? Já a matriz mitocondrial que é o interior da organela vai compreender o genoma, o DNA da mitocôndria, bem como todas as enzimas relacionadas ao processo de produção de energia, enzimas que trabalham no ciclo de Krebs por exemplo, enzimas que trabalham na oxidação de ácidos graxos que também vão ser responsáveis por produzir energia assim como outras enzimas que trabalham de forma independente da produção energética da célula. O genoma mitocondrial interno tem uma característica de apresentar o DNA circular, aqui então a gente vê a microscopia eletrônica de uma molécula de DNA mitocondrial,

então às vezes eles sofrem contorções, mas ele é circular, ou seja, uma ponta está presa na outra. Essa característica é semelhante ao DNA que a gente vê nas células procariotas ou nas bactérias, o genoma nuclear das células eucariotas não apresenta o DNA circular, o DNA é formado por moléculas e individualizadas, que são as moléculas de cromatina, tá? Então não podemos comparar o DNA nuclear com DNA que está na mitocôndria. Uma das características do DNA mitocondrial é que ele apresenta 16.569 Nucleotídeos aproximadamente, ou seja, bases nitrogenadas. Cerca de 16.000 básico bases nitrogenadas compreendem a formação de

37 genes, e esses genes são transcritos, são funcionais, ou seja, a mitocôndria é capaz de produzir suas próprias proteínas através da expressão desses 37 genes, desses 37 genes: 2 representam a molécula de RNA ribossomal, ou seja, a mitocôndria produz seu próprio RNA ribossomal, seu próprio ribossomo, não depende do ribossomo que está sendo produzido lá na núcleo da célula eucariota, produz 22 tipos de RNA transportadores e cerca de 13 genes que serão expressos para formar 13 proteínas, ok? Então embora seja um genoma bastante ativo e ele é possível de ser transcrito e traduzido posteriormente, 13 proteínas

é um número muito pequeno de moléculas para trabalhar na grande complexidade do funcionamento da mitocôndria, então embora a mitocôndria possa produzir suas proteínas, ela depende também da produção de proteínas que ocorrem no citoplasma da célula, então algumas proteínas que foram produzidas lá no citoplasma são sinalizados para serem exportadas para mitocôndria, então existem sinais específicos Que direcionam essa molécula para o interior da organela, então a mitocôndria é capaz de produzir suas proteínas mas ela depende grandemente da produção de proteínas que vem do citoplasma da célula. Bom a principal função da mitocôndria é produção de ATP, ou

produção de energia isso porque a manutenção da vida celular requer energia, quase todos os processos ou atividades celulares tem gasto energético, então aqui eu vou dar só alguns exemplos, que são os exemplos mais conhecidos, mais evidentes com gasto energético que a gente conhece, por exemplo o transporte de substâncias ou transporte de membrana contra o gradiente de concentração, o funcionamento da bomba de sódio-potássio por exemplo, então para que uma molécula seja transportada contra o gradiente de concentração, ou seja, desfavorável equilíbrio que possa ocorrer entre aqueles dois ambientes, a molécula transportadora gasta energia, essa energia gasta na

forma de ATP, o funcionamento de algumas proteínas motoras como a dineina, a cinesina que fazem transporte intracelular, a dineina que faz o batimento dos cilíos e flagelos, a movimentação de miosina sobre As moléculas de actina capaz de fazer a contração muscular, tudo isso requer gasto de energia, sem contar o gasto de energia para os processos de síntese de macromoléculas, então quando a célula sintetiza proteína, quando ela sintetiza lipídios, sintetiza carboidrato, todo esse processo de síntese tem gasto de energia, então seria impossível que a célula eucariota evoluísse com a grande quantidade de diversas atividades que ela

apresenta sem que houvesse o surgimento das mitocôndrias dentro do seu citoplasma, então as mitocôndrias diria um dos principais elementos responsáveis pela evolução das células eucariotas e também dos organismos multicelulares. A função da mitocôndria na produção de energia requer na verdade a conversão de moléculas energéticas distintas, então as mitocôndrias são capazes de converter energia química de moléculas orgânicas em uma forma de energia prontamente utilizável pela célula, que seria o ATP, de maneira geral o quê que significa isso que eu acabei de dizer? As mitocôndrias através de processos de quebra de moléculas, quando eu quebro moléculas, por

exemplo, hidrocarbonetos, Quebra de ligação entre carbonos gera uma tipo de energia que é a energia elétrica, a liberação desses elétrons vai ser favorável à produção de moléculas altamente energizáveis que vão carregar esses elétrons para outros pontos da mitocôndria, e aí a energia desses elétrons vai ser utilizada para fazer um processo de fosforilação e produção de ATP, ok? Então eu vou ter uma série de etapas no processo de produção de energia que tem a quebra de moléculas, o aproveitamento de energia elétrica, de energia química, para produzir uma molécula energética que seja utilizável pela célula. Bom esse

aqui, esse slide mostra então a relação entre a fotossíntese e o processo de produção de energia das células eucariotas, a produção de energia pela célula eucariota é feita pelo mecanismo chamado de respiração celular, então se eu perguntar para você porque que a gente respira? Muito alunos falam: respiro para viver. Sim, em última instância respiração ela acontece para que a gente sobreviva. Então o que a gente tem que ter em mente que existem dois tipos de respiração, Que é a respiração fisiológica e a respiração celular. Na respiração fisiológica a gente tem a entrada de oxigênio para

os pulmões, e aí o sangue oxigenado leva esse oxigênio para todas as células, assim como a gente se alimenta também de moléculas orgânicas, essas moléculas vão ser disponibilizadas para as células também através do sangue, e aí as células vão utilizar a queima dessas moléculas orgânicas na presença de oxigênio para fazer agora a respiração celular, e a respiração celular acontece para produzir energia dentro das células. Então em última instância todas as células precisam de energia para sobreviver, para fazer essas atividades, então a gente respira de fato para viver, mas é porque a gente só vive sobre

a produção de grande quantidade de energia, ok? Então relembrando lá o ensino médio, no ensino médio a gente aprende que a fotossíntese é representada por essa fórmula aqui, onde as plantas e algumas bactérias fazem a captura do CO2 e também de água, e fazem a liberação de oxigênio e também carboidratos, esses carboidratos vão ser disponibilizados para As células que fazem respiração celular através da alimentação, então quando a gente se alimenta desses elementos que fazem a fotossíntese a gente está levando carboidratos para respiração celular, consequentemente a respiração celular tem uma fórmula que é exatamente inversa a

fotossíntese, quando a gente consome carboidratos e respira esse ar oxigenado a gente produz água, libera CO2 e também produz energia na forma de ATP, ok? E o CO2 agora que foi liberado para o meio externo, vai ser utilizado no novo ciclo de fotossíntese, então é um ciclo infindável enquanto houver esses dois elementos, quem faça a fotossíntese, quem faça respiração esse ciclo nunca terá fim. A fotossíntese ao invés de produzir energia ela capta energia para fazer todo esse processo de fotossíntese, e essa captura de energia vem através da energia solar, então é preciso que tenha luz

solar de maneira geral para que haja a fotossíntese. A gente não consome os carboidratos somente das plantas, a gente também faz alimentação de outras fontes de moléculas orgânicas, tá? Exemplifiquei aqui como só os carboidratos das plantas, mas a Gente se alimenta de outros tipos de açúcares, a gente se alimenta de proteína, a gente se alimenta de lipídios, tudo isso poderá ser quebrado para fornecer subsídios para respiração celular. Bom para que a gente entenda o mecanismo de respiração celular é preciso entender que existem algumas moléculas específicas nesse processo, e aqui eu abro um parentese que eu

vou explicar de maneira muito sucinta o mecanismo de respiração celular ou metabolismo de carboidratos, porque o objetivo aqui não é o objetivo bioquímico da etapa, ou seja, para mim não importa os nomes de moléculas e todas as enzimas que são presentes dentro de todas as etapas da respiração celular, o objetivo aqui é que vocês visualizem as etapas da respiração dentro da mitocôndria, em que local da mitocôndria está acontecendo, contextualizando então a função de produção de energia dentro da mitocôndria, os detalhes do bioquímicos sejam ver lá na disciplina de bioquímica, ok? Então voltando ao que eu

tava dizendo, para que a gente entenda as etapas da respiração celular, é preciso que a gente compreenda a presença de algumas moléculas carreadoras dentro da célula, são moléculas que Carregam energia de alguma forma, o ATP é a molécula mais conhecida de vocês, o ATP carrega energia na forma de ligações fosfato, enquanto outras moléculas vão carregar energia na forma de elétrons e hidrogênio por exemplo, ou íons H +, essas moléculas carreadores de elétrons são chamadas de NADH, NADPH e FADH2, então são todas as moléculas que carregam elétrons, elas são muito importantes porque são elas que se

aproximam das reações que estão acontecendo na respiração celular, reações que liberam elétrons, e elas capturam esses elétrons para aproveitar a energia do elétron para fazer a fosforilação oxidativa como a gente vai ver daqui a pouquinho, ok? Tá bom, então o ATP ele é assim chamado porque ele é a abreviação de adenosina trifosfato, adenosina é a ligação de um açúcar que é a ribose com uma base nitrogenada que é a adenina, então tudo isso aqui é a adenosina, e essa adenosina vai ter uma calda de três fosfatos, então cada ligação fosfato aqui, terminal, libera uma energia

de 7,3 kg/caloria por molécula de ATP, isso é só o número um número vago para vocês, mas em termos de atividade celular é uma grande Quantidade de energia, então cada vez que a célula precisa fornecer energia para algum processo, a molécula de ATP perde um fosfato, libera essa energia, essa energia movimenta aquela atividade. Quando o ATP perde um fosfato, essa molécula passa a ser chamada de ADP, que é adenosina difosfato, adenosina difosfato ainda carrega energia para ser liberada e ao ser liberada a energia de outro fosfato sobra uma molécula, que é chamada de AMP ou

adenosina monofosfato. AMP raramente vai ser quebrada, nas se for realmente estritamente necessário para célula, não tem outra fonte de energia para ela desempenhar suas atividades, ela pode ainda romper essa última ligação fosfato aqui, liberando o pouco que sobrou de energia dela e a molécula passa a ser apenas uma adenosina, então esse ATP carrega uma grande fonte de energia, ele funciona como se fosse uma bateria, e é uma bateria que pode ser recarregável, então o que a célula faz que é muito mais eficiente do que a produzir um ATP inteiro, é recarregar essa bateria quando energia

foi perdida, então normalmente o ATP ele é quebrado forma se o ADP, e o ADP vai ser fosforilado novamente, Então essa fosforilação que é a adição de um fosfato numa molécula, faz com que o ADP retorne ao estado de ATP, então ela funciona como se fosse a bateria de um celular, a gente vai utilizando o celular e raramente a gente utiliza bateria do celular até acabar, porque a gente não quer correr o risco de ficar sem o uso do celular, então a gente corre, recarrega a energia desse celular, para que a gente tem a sempre

energia que possa ser utilizado, essa bateria possa ser utilizada ao longo do dia, a célula tem esse mesmo pensamento, ao invés de quebrar toda molécula e depois ter que reconstruir toda ela, já que a reconstrução ou produção de moléculas também tem gasto energético, é mais interessante que ela usa um pouquinho da sua energia e depois ela seja recarregada, a respiração celular também conhecida como fosforilação oxidativa, a fosforilação oxidativa nada mais é do que fosforilar uma molécula de ADP a que ela retorne a ser uma molécula de grande quantidade de energia, que é o ATP. E

a gente vai ver que a fosforilação oxidativa é a última etapa da respiração celular, é necessário que outras etapas aconteçam antes dela para que a Fosforilação consiga acontecer. Bom o ATP é o carreador de energia na forma de fosfato, outros carreadores carregam energia na forma de elétrons como eu comentei agora a pouco, esses carregadores são chamados de NADH, FADH2, temos ainda o NADPH que não tá explicado aqui no exemplo, no slide, mas ele funciona de maneira parecida. Essas moléculas NADH e FADH2 estão sempre transicionando entre as suas formas oxidada e reduzida, o que que significa

oxidação e redução? A oxidação relembrando lá também no ensino médio é o processo onde a molécula perde seus elétrons e a redução processo oposto onde a moléculas ganha elétrons, então na NADH é uma molécula reduzida, ou seja, uma molécula que está carregando elétrons, quando ela carrega seus elétrons e leva esses elétrons até uma fonte receptora desses elétrons, por exemplo a cadeia transportadora de elétrons, ela cede seus elétrons, perde os elétrons no processo de oxidação e passa a ser uma molécula chamada de NAD, ela perdeu elétrons e para perder seus elétrons ela também perdeu prótons H+

e ela passa a ser chamada moléculas de NAD maiszinho, Esse mais representa a molécula oxidada, essa molécula não fica oxidada para sempre, ela tem afinidade por elétrons, então assim que ela se aproximar de uma reação onde há liberação de elétrons, esses elétrons serão capturados por ela, juntamente com prótons H+ e ela passa a ser uma molécula reduzida que é a molécula na o NADH, ok? Então ela tá sempre transicionando entre essas duas formas, o FADH2 trabalha de maneira semelhante, a diferença é que ele carrega 2H+ junto dos seus elétrons, então quando ele cede seus elétrons,

perde também seu H+ e ele passa a ser molécula FAD, e a FAD tem alta afinidade por elétrons, perto de reações que liberam elétrons, carrega esses elétrons e passa-se a molécula reduzida chamada FADH2, então é importante que vocês entendam que essas moléculas estão sempre transitando entre as duas formas oxidada e reduzida, uma hora capturando elétrons outrora cedendo seus elétrons, a captura de elétrons é importante porque as etapas anteriores à fosforilação oxidativa são etapas que liberam grande quantidade de energia na forma de elétrons, e na última etapa essas Moléculas precisam ceder os seus elétrons para que

ocorra a fosforilação oxidativa. Bom, feito então esse apanhado geral sobre as moléculas carreadoras de elétrons, então agora eu vou mostrar para vocês dentro da célula e da mitocôndria onde ocorrem as etapas da respiração celular. A primeira etapa na verdade é uma etapa extra-celular, que nem acontece dentro da célula, é uma etapa onde há quebra de grandes polímeros que vieram da nossa alimentação, então a gente se alimenta de proteínas, de carboidratos, são grandes polissacarídeos, a gente se alimenta de gorduras, e aí o sistema digestório faz a quebra desses polímeros, polímeros é sempre uma molécula grande, quando

eu quebro um polímero eu estou gerando subunidades menores que são chamadas de monômeros, os monômeros de proteínas são os aminoácidos, os monômeros de carboidratos são açúcares simples como glicose, frutose e lactose, e os monômeros de gorduras são os ácidos graxos e o glicerol, então esses monômeros são moléculas menores agora conseguem entrar nas células intestinais lá no processo de absorção de moléculas, os grandes polímeros Não conseguem entrar que são moléculas muito grandes. Agora começa acontecer os eventos citoplasmáticos da respiração celular, primeiro evento que ocorre no citoplasma é chamada de glicólise. A glicólise degrada esses monômeros em

moléculas ainda menores, no caso do açúcar, o monômero de açúcar que é a glicose por exemplo, tem seis carbonos, e aí a glicólise vai quebrar esse açúcar em duas moléculas de três carbonos por exemplo, que é o piruvato, e o piruvato agora entra na mitocôndria, agora então temos etapas mitocondriais da respiração celular, onde a gente tem a conversão do piruvato em acetilcoenzima A, o ciclo de Krebs e depois por fim a fosforilação oxidativa, pk? Então eu vou explicar cada uma dessas etapas de maneira bem resumida agora. A glicólise que é a etapa, a primeira etapa

da respiração celular, que ela que acontece lá no citoplasma, vai fazer então com que a molécula, uma molécula de açúcar simples, por exemplo a glicose que tem seis carbonos ó: 1, 2, 3, 4, 5, 6 carbonos, através de uma etapa na sequência de três reações, vai formar então duas moléculas de três carbono cada, Essas moléculas são chamadas de gliceraldeído 3-fosfato, não precisa decorar esses nomes, olha lá três reações, mais duas reações, cinco reações até que seja formada essas duas moléculas de glicerol 3-fosfato, na bioquímica vocês precisam saber cada uma dessas etapas, e quais as enzimas,

e quais as moléculas intermediárias, mas o que importa para mim é que essas moléculas por fim vão formar dois piruvatos, então uma glicose vira dois piruvatos, depois de dez reações bioquímicas. Nesse processo de glicólise, da quebra da glicose, eu tenho olha aqui o ATP entrando na reação e ATP está saindo da reação, quando o ATP entra na reação significa que tem gasto de energia e quando ele sai é porque tem produção, olha lá eu gastei duas moléculas de energia para quebrar a glicose mas produzir quatro, então eu tenho um saldo positivo de dois ATPs aqui

na glicólise, tá? Dois ATPs já são produzidos aqui na glicólise, além disso eu tenho aqui a produção de moléculas carreadoras de energia, ou seja, essa quebra liberou elétrons, o NAD que tava aqui capturou esses elétrons, e estão se transformando em NADH, molécula energética que também daqui a pouco vai Virar ATP. Então a glicólise tem por objetivo quebrar a molécula de glicose em dois piruvatos. Quando a gente não está sobre uma situação de presença de oxigênio ou baixa tensão de oxigênio, esse piruvato vai ser convertido em lactato ou em etanol no processo chamado de fermentação, então

quando tira o priuvato se transforma em lactato a gente tem a fermentação láctica e quando eu tenho privado se transformando em etanol eu tenho a fermentação alcoólica, isso aqui é pouco utilizado nas células humanas, isso porque a gente vive sobre grandes tensões de oxigênio, mas é muito utilizado na indústria bioquímica, na indústria de produção de destilados, então nessa produção eles colocam bactérias ou leveduras fermentativas vivendo sobre baixas tensões de oxigênio, dão ela uma fonte de açúcar e essas bactérias ou leveduras vão consumindo o açúcar com embaixo em baixa tensão de oxigênio, forçando então a produção

de lactato formando então as bebidas lácteas por exemplo, ou então forçando elas a produzir etanol quando eu quero produzir uma bebida alcoólica, tá? Em humanos isso pode acontecer? Não é frequente, As nossas células humanas vão sempre privilegiar a produção de energia em condições aeróbicas, mas em certas situações é possível que haja a fermentação nas células humanas, por exemplo quando as células humanas estão em grande exercício ou atividade física, então quando a gente está fazendo exercício correndo, por exemplo na esteira, a gente começa a correr e a intensidade cada vez maior a gente está aumentando o

gasto energético pelas células musculares que estão contraindo e promovendo a nossa movimentação ou a corrida, automaticamente a gente compensa isso aumentando a frequência respiratória, frequência cardíaca, para que a gente respire mais vezes e tente levar mais oxigênio para as nossas células, mas ainda assim a contração é tão vigorosa que as nossas células começam a se contrair em uma situação de baixa concentração de oxigênio, e aí com isso elas não vão conseguir fazer o mecanismo de produção de energia por fosforilação oxidativa e as células para não ficar sem produção de energia nenhuma quebra a sua glicose

fazendo um processo de fermentação láctica, e aí então a gente tem um acúmulo de lactato nas células musculares, Esse acúmulo de lactato vai ser responsável pelas dores que a gente sente depois de grande exercício físico, ok? Então são algumas exceções nas células humanas onde a gente tem baixa tensão de oxigênio, no geral as nossas células vivem sobre alta tensão de oxigênio. A glicose tem um saldo de energia muito pequeno, olha lá a gente produziu 2 ATPs só como saldo positivo, além de alguns NADH que também podem virar ATP daqui a pouco mas isso é uma

quantidade de energia muito pequena para uma célula que faz tantas atividades metabólicas, então para célula eucariota é mais vantajoso que ela leva esse piruvato para a mitocôndria, para que elas sofrem um processo de quebra cada vez maior gerando muitos elétrons que serão utilizados para produzir ATP, então isso ocorre em condições aeróbicas, então fermentação somente em condições anaeróbicas. Então em condições aeróbicas como eu comentei, o piruvato que foi produzido na glicólise entra na matriz mitocondrial e lá ele vai sofrer um processo de descarboxilação, que vai ser responsável pela formação dessa molécula que é a Acetil-CoA, então

A, B, C aqui No slide mostra a sequência de etapas, não importa para mim nem que expor os nomes dessas reações, porque para mim não importa, o que eu quero que vocês entendam que o piruvato vai ser transformado na molécula de Acetilcoenzima A, dois piruvatos entram na mitocôndria para cada glicólise que aconteceu no citoplasma, então eu vou ter a produção de duas moléculas de acetilcoenzima A, nessa reação, nessa etapa de três reações, perdão, eu tenho também a liberação de elétrons, e aí onde libera elétrons eu tenho uma molécula aqui para ser para ser reduzida, então

tem a formação de duas moléculas de NADH para cada glicose que foi quebrada. Essa etapa é importante porque o piruvato não é capaz de entrar no ciclo de Krebs, e sim a Acetilcoenzima A, então essa é uma etapa que liga a glicólise com o ciclo de Krebs que a gente vai ver agora. Ainda lá na matriz mitocondrial, esse Acetilcoenzima A agora se liga com uma molécula chamada oxaloacetato e forma o ácido cítrico ou citrato, é por isso que o ciclo de Krebs também é chamado de ciclo do ácido cítrico. O citrato agora vai sofrer inúmeras

modificações, ele vai mudando de nome, Mais uma vez, esses nomes para mim não importam, o que eu quero que vocês entendam que cada vez que ele se transforma numa molécula diferente, ele é quebrado, e quando ele é quebrado ele libera energia de elétrons, então o ciclo de Krebs é importante porque ele tem uma alta liberação de elétrons onde as moléculas NAD e FAD vão fazer captura desses elétrons, produzindo NADH e FADH2. Essa reação ela é chamada de ciclo porque depois de todas as modificações forma última molécula chamada de oxaloacetato, e o oxaloacetato se liga a

uma nova AcetilCoA que veio da glicólise, então é um ciclo interminável, enquanto tiver AcetilCoA chegando ali na mitocôndria, está sendo introduzido na mitocôndria, sempre haverá um oxaloacetato sendo produzido no final, e portanto esse ciclo se repete infinitamente, então para cada volta no círculo de Krebs eu tenho produção de um, dois, três NADH, um FADH2 aqui em azul e um GTP, além das moléculas de CO2, aqui então que o gás carbônico é produzido na respiração celular, lembram lá da equação da respiração? A gente na presença de oxigênio e da quebra de moléculas orgânicas produz Energia e

CO2, então o CO2 sai aqui da matriz mitocondrial, cai no citoplasma, sai da célula, entra no sangue e vai ser liberado no mecanismo de respiração fisiológica, tá? Na expiração. A gente libera isso do corpo, então percebam a grande quantidade de energia que está sendo produzida na forma de elétrons que estão sendo carregadas por esse carreadores, eu tenho duas moléculas de AcetilCoA entrando no ciclo de Krebs para cada glicólise que aconteceu lá no citoplasma, então eu tenho tudo isso em dobro, tenho seis moléculas de NADH, dois FADH2 e dois GTPs, ou seja, uma molécula de energia

já é produzida aqui no ciclo de Krebs, então ciclo de Krebs é uma importância imensa na respiração celular porque é ele o responsável por produzir muitos elétrons que serão transportados por esses carreadores de elétrons. Ok, como eu comentei esses carreadores de elétrons não ficam somente carregando elétrons, eles carregam elétrons, perdem seus elétrons, depois eles pegam novos elétrons e cedem esses elétrons, estão sempre transitando entre a forma oxidada e reduzida, depois que eles receberam esses elétrons eles caminham até a membrana mitocondrial interna, Onde existe uma série de complexos proteicos que formam a cadeia transportadora de elétrons.

Cadeia transportadora de elétrons como nome já diz, tem a função de transportar esses elétrons ao longo dela. Por quê que isso acontece? Porque elas têm um potencial de óxido-redução crescente entre elas, então a primeira proteína da cadeia transportadora de elétrons tem uma alta afinidade por elétrons, entretanto a segunda proteína tem uma afinidade ainda maior que ela, a terceira tem uma afinidade por receber elétrons maior que a primeira a segunda, e a quarta maior que todas elas, isso faz com que os elétrons caminhem sobre um fluxo natural dentro da cadeia transportadora de elétrons, então vamos lá,

o NADH está carregando os seus elétrons que vieram do ciclo de Krebs, o NADH se aproxima dessa cadeia transportadora de elétrons, aqui na primeira proteína da cadeia transportadora de elétrons, e cede os seus elétrons, os elétrons caminham sempre junto dos prótons H+, os elétrons fluem naturalmente para o complexo dois, depois pro complexo três, depois por complexo quatro, porque eles são atraídos por essas Proteínas da cadeia transportadora de elétrons já que cada uma delas tem uma afinidade por elétrons cada vez maior. E que acontece com os íons H+ que vieram também do processo de oxidação da

molécula de NADH? O íon H+ ele é ejetado da membrana interna para o espaço intermembranas, então enquanto os elétrons caminham ou fluem pela cadeia transportadora de elétrons, os prótons H+ são ejetados para o espaço intermembranas. O que que acontece com qualquer ambiente que tem um aumento de moléculas de H+? Ele vai ficando cada vez mais acidificado. Então eu tenho interior da mitocôndria, que é muito básico, e o espaço intermembranas que tá ficando cada vez mais acidifcado, então eu tenho uma diferença de pH entre esses dois lados da membrana mitocondrial interna, ao mesmo tempo esses íons

H+ estão tornando a membrana mitocondrial interna mais positiva nesse lado aqui do espaço intermembranas do que o interior da organela, então tem um excesso de cargas positivas, eu tiro essa membrana do seu potencial de repouso, gera um potencial elétrico, então eu tenho duas forças somadas aqui que é o gradiente de pH, ou seja diferença de pH Mais as cargas elétricas na membrana, e potencial elétrico. Essas duas forças somadas geram o que a gente chama de força próton-motora, a força próton-motora é uma força que agora obriga essa membrana entrar em equilíbrio. Qual o equilíbrio professora? Ou

seja, esses H+ retornarem para matriz mitocondrial, porque ao tirar H+ aqui eu retorno pH desse local e também diminui o excesso de cargas positivas na membrana, relembrando aqui que eu falei no início da aula a membrana mitocondrial interna ela é altamente impermeável, nada passa livremente por ela, olha aqui os íons H+ passaram por ela mas só passaram por transporte proteico, que eu tenho canais proteicos que fazem esse transporte da molécula de um lado para outro, eu não tenho transporte natural, não tem uma permeabilidade natural, preciso os íons H+ retornarem para a matriz mitocondrial só que

a força é muito grande, então tá obrigando, tá tencionando essa membrana a retornar o seu potencial de repouso, o único local que pode fornecer a passagem dos íons H+ na membrana mitocondrial interna é esse complexo proteico que chamado de ATP-sintase, ok? Então ATP-sintase vai Fazer com que os íons H+ retornem para a membrana mitocondrial interna, e aí esse retorno do próton H+ pela ATP-sintase que vai fazer a fosforilação oxidativa como eu vou explicar daqui a pouquinho, ok? Então esse é o transporte de elétrons, é para isso que serve então as moléculas carreadoras de elétrons NADH,

FADH2. Ciclo de Krebs gerou uma grande quantidade desses carreadores de elétrons, esse carreadores agora cedem seus elétrons para esse ponto da membrana mitocondrial interna que tem alto potencial de oxidação. Onde entra o oxigênio nessa respiração celular? Como eu comentei isso acontece sobre o presença de oxigênio, é preciso para que haja a respiração celular, é preciso que tenha presença de oxigênio. O oxigênio ele entra aqui na cadeia transportadora de elétrons como aceptor final de elétrons, ele é a molécula que tem maior afinidade por elétrons de toda a cadeia transportadora de elétrons e fica aqui no fim,

então os elétrons fluem pela cadeia até se ligar ao oxigênio, e o oxigênio com elétrons e mais os íons H+ que estão retornando aqui para matriz mitocondrial, uma molécula de água aqui também é um saldo da respiração celular, Então é aqui que entra o oxigênio para que haja a respiração celular. Então retomando ATP-sintase, os elétrons caminharam pela cadeia transportadora de elétrons, gerou a força próton-motora, e a força próton-motora obrigou os prótons H+ a retornarem para a matriz mitocondrial, esse retorno acontece por esse complexo proteico transmembrano lá na membrana mitocondrial interna chamada de ATP-sintase. ATP-sintase tem

duas subunidades como mostra esse desenho aqui, uma subunidade que é o canal para que haja passagem de H+ e uma outra subunidade que tem espaços ou sítios de depósitos para ADP e fosfato, então tá vendo alfa, beta, alfa, beta forma circunferência em volta aqui desse canal de H+ onde várias moléculas de ADP e fosfato se ligam. ADP mais fosfato é o mecanismo de fosforilação, então quando eu adiciono fosfato no ADP essa molécula se torna ATP, é aqui então a fosforilação oxidativa. Mas por que que precisou acontecer todas essas etapas anteriores para que haja ligação do

ADP com fosfato? Isso porque essa reação não é uma reação que acontece espontaneamente, é necessário que haja uma força Mecânica para que haja a ligação entre essas duas moléculas, a força mecânica vem da movimentação da ATP-sintase, quando o H+ passa pela o túnel da ATP-sintase, essa molécula gira, sofre uma torção, e esse giro choca as duas moléculas de ADP e fosfato, forçando a ligação entre elas, e aí eu tenho então a produção de ATP e é para isso então que existe ATP-sintase, se pensar em todas as etapas da respiração celular tudo isso aconteceu para que

elétrons fossem produzidos, para que esses elétrons fossem direcionadas até cadeia transportadora de elétrons, para que existisse a formação da força próton-motora, e a força próton-motora obriga então o funcionamento da ATP-sintase, e com isso tem a fosforilação que é a etapa final da respiração celular. Nesse slide aqui eu mostro todas as etapas acontecendo simultaneamente fora da mitocôndria, então aqui tá a mitocôndria, então etapas citoplasmáticas e eu tenho etapa mitocondrial, então na etapa citoplasmática tem o açúcar e sendo quebrado em dois piruvatos, piruvatos entram na mitocôndria e transformado em AcetilCoA , AcetilCoA entra no ciclo de Krebs

que gera muitos elétrons, Esses carreadores de elétrons agora saem da matriz mitocondrial em direção a membrana, na membrana mitocondrial interna esses elétrons caminham pela cadeia respiratória ou cadeia transportadora de elétrons, até o aceptor final que é o oxigênio. O transporte de elétrons e o fluxo de íons H+ para o espaço intermembranas gera força próton-motora, e esses prótons H+ agora retornam pela ATP-sintase, o retorno dos prótons movimentam a ATP-sintase que faz a reação ADP + fosfato gerando ATP, o ATP agora sai da mitocôndria e lá no citoplasma ele vai ser utilizado nas atividades celulares, quando o

ATP perde a sua energia ele é o ADP, e o ADP retorna para mitocôndria onde ele vai ser refosforilado, então tem uma recarga da bateria que foi utilizado nas atividades celulares, o gás carbônico é um produto do ciclo de Krebs, ele sai da célula durante a respiração celular. A título de curiosidade para vocês entenderem o porquê então de todas as etapas, cada NADH que foi produzido durante as etapas da respiração celular, cada NADH gera uma força próton-motora para que haja a produção de três ATPs, e cada FADH2 vai gerar dois ATPs, Então imagine a quantidade

de NADH foi produzida para cada molécula de glicose que foi quebrada, uma única molécula, imagine muitas moléculas de glicose sendo quebradas, então tem um saldo de ATP muito maior com a respiração celular do que aquele saldo de dois ATPs que vinha da glicólise, então percebam que para as células eucariotas não é vantajoso fazer glicólise, ela vai fazer e quando for necessário né, na impossibilidade de fazer a respiração celular, fosforilação oxidativa, seja por baixa tensão de oxigênio ou pela ausência de oxigênio, aí ela vai fazer glicólise, mas no geral sempre que ela tiver oxigênio disponível ela

vai favorecer a respiração celular pela mitocôndria. Bom então essa é a principal função da mitocôndria que é a produção de energia, todas as células do corpo humano são capazes de utilizar mitocôndria para fazer a produção de energia, eu dei o exemplo da produção de energia utilizando a quebra de carboidratos, professor de bioquímica vai explicar para vocês que existem outros metabolismos além do açúcar, a gente pode produzir ATP através da quebra de gordura, quebra de proteína, tá? Aqui eu quis exemplificar Respiração celular dentro da mitocôndria e a gente utiliza o modelo mais conhecido, o mais comum,

que é quebra do açúcar, ok? Uma outra função da mitocôndria é a termogênese, termogênese é o mesmo que produção de calor, a produção de calor só acontece em um tipo celular específico do corpo humano, que é chamado de adipócito marrom, é o adipócito presente no tecido adiposo marrom, não está presente no tecido adiposo branco que é a maior parte do tecido adiposo que a gente carrega na vida adulta, o indivíduo adulto tem pequenas porções de tecido adiposo marrom, a gente nasce com uma boa quantidade de tecido de adiposo marrom porque a gente ao nascer tem

uma baixa produção, uma baixa eficiência na produção de calor através da transpiração e através da circulação, então o bebê ainda está amadurecendo esses processos fisiológicos, e ele precisa produzir calor através do seu tecido adiposo marrom, com o passar do tempo, o tecido adiposo marrom ele é pouco utilizado, então ele vai ser substituído pelo tecido adiposo branco. A célula adiposa marrom apresenta uma grande quantidade de mitocôndrias, e as mitocôndrias são especiais, elas apresentam uma Proteína chamada termogenina, a termogenina ela inabilita o funcionamento da ATP-sintase e ela torna a membrana mitocondrial interna permeável, era a impermeabilidade da

membrana interna a responsável pela formação da força próton-motora e da fosforilação oxidativa que acontece aqui na ATP-sintase, então quando essa membrana interna se torna permeável, o transporte de elétrons vai perder sua energia através do retorno dos prótons pela própria membrana mitocondrial, e aí toda essa energia do elétron vai ser dissipada na forma de calor ao invés de ser reaproveitada para movimentação da ATP-sintase, então eu tenho uma perda de energia aqui na forma de calor, por isso que é chamado de termogênese, essa célula é capaz de produzir calor através da quebra dessas moléculas de açúcar, eu

tenho várias mitocôndrias no citoplasma produzindo calor, então esse citoplasma fica aquecido, as células se aquecem, várias células no tecido vão se aquecendo, e aí o sangue que passa próximo a essas células nos vasos sanguíneos, se tornam aquecidos e ele circula mais aquecido por todo indivíduo, tá? Lembrando então que a gente só produz termogenina né, a gente só é Capaz de fazer termogênese pela termogenina quando a gente é recém-nascido, porque aí a gente tem uma maior quantidade de tecido adiposo marrom, e os ursos que fazem hibernação né, que dormem por todo o período de inverno também

precisam produzir calor para sobreviver dormindo naquele ambiente frio, então os animais que hibernam vão ter uma grande quantidade de tecido adiposo marrom. Uma terceira função que é muito específico de alguns tipos celulares no corpo humano é a função de hormônios esteroides, a gente tem os esteroides sexuais e os esteróides sobre a forma de corticóide, então a mitocôndria têm essa função que em associação ao retículo endoplasmático liso vai fazer a produção desses hormônios, então retículo liso produz o colesterol que é a gordura base para a produção desses hormônios, colesterol é levado até a mitocôndria onde ele

é convertido em pregnenolona, essa molécula então agora retorna ao retículo liso onde ele vai ser convertido no hormônio esteroide final, as células de Leydig que são células dos testículos, ou seja, presente nos indivíduos masculinos, vão ser células que produzem o hormônio esteroide sexual Chamado de testosterona, no caso das células dos folículos ovarianos presentes nas mulheres, hormônios esteroides sexual produzido é o estrógeno, a progesterona, e no caso das células adrenais são as células da glândula adrenal, também conhecida antigamente como supra-renal, são as células responsáveis por produzir os hormônios de estresse, cortisol, cortisona, glicocorticoides, são todos os

hormônios cuja base da sua produção é o colesterol, esse colesterol modificado na mitocôndria e depois convertido nos diferentes tipos de hormônios. Então aqui eu tenho uma célula de Leydig sendo vista sobre microscópio eletrônico, só um pedacinho do citoplasma dela para mostrar por vocês a grande quantidade de retículo liso, então todas essas bolinhas são as cisternas do retículo liso, e aqui as mitocôndrias, então eu vou ter uma grande quantidade de mitocôndrias em muita proximidade com o retículo liso para que essa transformação das moléculas, até a produção final dos hormônios esteroides sejam mais otimizada, tá? Então todas

as células produtoras de hormônios esteroides terão uma grande quantidade dessas duas organelas, Retículo liso e mitocôndrias. Uma característica das mitocôndrias é que elas tem a habilidade de se fundir umas às outras, então eu tenho duas mitocôndrias quando ela se fundem elas geram uma mitocôndria maior, esse é um processo de fusão, não acontece com frequência mas é importante nos processos, por exemplo a formar as mitocôndrias alongadas que formam os espermatozoides, ou então quando eu preciso de uma demanda energética maior no ponto do citoplasma, então as mitocôndrias se fundem umas às outras formando uma mitocôndria com uma

maior quantidade de membranas responsáveis por fazer então a fosforilação oxidativa. O processo contrário também acontece, que é a fissão, uma mitocôndrias pré-existentes se divide em duas mitocôndrias, quando que a fissão vai acontecer? Quando é necessário aumentar a quantidade de mitocôndrias, você já aumentou demanda energética daquela célula, então precisa distribuir uma maior quantidade de mitocôndrias por todo citoplasma, ou quando essa célula vai se dividir no processo de mitose, então quando a gente divide a célula em duas, o citoplasma vai ser igualmente dividida entre as células filhas, E cada uma delas recebe a mesma quantidade de organelas,

então é preciso que haja a divisão das mitocôndrias pré-existentes para que cada célula filha herde uma quantidade X de mitocôndrias, tá? Aqui eu tenho eletromicrografia mostrando então processo de divisão, ou fissão de uma mitocôndria pré-existente em duas mitocôndrias. A origem das mitocôndrias já é conhecida desde o ensino médio, isso já é ensinado lá no ensino médio, a origem da mitocôndria chamada de hipótese endossimbiótica. Quê que isso significa? Significa existia uma célula ancestral que estava em evolução, a célula ancestral eucariota, nela já tinha uma membrana envolvendo seu material genético, só que ela não conseguiu evoluir mais

do que isso, não bastava ela ela organizar o seu material genético dentro de um compartimento, ela precisava ter energia para produzir muitas atividades ao mesmo tempo, e aí existia lá naquele ambiente uma bactéria que fazia produção de energia na presença de oxigênio, as células estavam vivendo num ambiente rico em oxigênio, essa bactéria apresenta a sua membrana, uma invaginação, e a bactéria produz energia através da respiração Celular na sua membrana plasmática, então sua cadeia respiratória e a ATP-sintase das bactérias ocorre na sua própria membrana plasmática, essa bactéria tinha que viver fugindo de predadores e viver em

busca de alimentos, então essas duas células sofreram processo de endossimbiose, onde uma favorece o funcionamento da outra sem que haja prejuízo de ninguém, então essa célula eucariota que estava em evolução fagocitou a bactéria, agora a bactéria foi internalizada para o citoplasma dessas células, agora ela tem dupla membrana, membrana que ela já tinha e a membrana do vacúolo onde ela foi fagocitada, e ali dentro ela não precisa mais fugir de predadores e ela também tem seu próprio nutrientes sendo fornecido pela célula, e agora a célula é capaz de produzir muita energia, porque essas células procrariotas estão

trabalhando produzindo energia, com o passar do tempo essa célula procariota já não era mais uma célula, mas sim um compartimento dessa célula que estava evoluindo, esse compartimento recebeu o nome de mitocôndria, essa hipótese ela tem muitos fundamentos que corroboram ou favorecem a sua explicação, Por exemplo os ribossomos presentes lá que são produzidas pela o DNA mitocondrial, são ribossomos muito parecidos com os ribossomos de procariotos, tem o tamanho das subunidades igual a de procarioto e totalmente diferente dos ribossomos que são encontrados aqui no citoplasma dessa célula ancestral. O mecanismo de síntese proteica da mitocôndria é também

muito parecida com dos procariotos e completamente diferente da síntese proteica que ocorre na célula eucariota, além disso as mitocôndrias se originam o e podem sofrer um processo de fissão ou bipartição, esse também é o mecanismo de reprodução das bactérias, e por fim o que maior se assemelha dentre todas as características, a mais importante é o genoma mitocondrial que é apresentado pelo DNA circular, totalmente diferente do DNA da célula eucariota que não é circular, e a célula procariota, as bactérias apresentam DNA circular, então isso da força para teoria endossimbiótica, tá bom? Eu quero que vocês agora

assistam o filme que está presente aqui nesse nesse link que eu tô postando no slide da aula, ele é muito interessante porque ele mostra as etapas Da respiração celular dentro da mitocôndria, com explicações você pode fazer pausas, e aí em cada pausa você ler a explicação e você vai conseguir enxergar respiração celular de maneira muito mais didática, tem um vídeo também sobre a respiração celular lá no Moodle que eu quero que vocês vejam para consolidar todo esse conhecimento que eu tentei passar para vocês nesse vídeo, ok?