Ultra-estrutura - M

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• Mitocôndrias

Ultra-estrutura - Métodos de Estudo - Biogênese
Disciplina Biologia Celular Curso Ciências
Biológicas (UNESP/IBILCE) Docente Profa. Dra.
Maria Tercília V. A. Oliveira Colaboradora
Profa. Dra. Rita Luiza Peruquetti
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I. HISTÓRICO
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Mitocôndrais arredondadas
Mitocôndrais alongadas
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II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
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• Nas células vegetais os compostos orgânicos são
  sintetizados por meio da fotossíntese.

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Processos de transporte de elétrons. (A) A
mitocôndria converte energia de combustíveis
químicos. (B) O cloroplasto converte energia da
luz do sol.
Substratos
Produtos
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• Fosforilação de outras moléculas
• Transporte de substâncias para dentro e para
  fora das células
• Energia para moléculas motoras
• Transporte de materiais nos neurônios.

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• 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

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• Ovócitos e espermatozóides

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• Paramécio

• Músculo estriado

• Traquéia

• Células sensitivas da retina

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• Túbulos contorcidos renais

Coloração de Altmann
HE
As mitocôndrias encontram-se nos túbulos
contorcidos do rim, onde atuam fornecendo energia
para a bomba de sódio-potássio, que tem papel
fundamental no equilíbrio ácido-básico do
organismo.
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• Também podem estar associadas a grânulos de
  gordura

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• Número
• ? 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
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III. ULTRA- ESTRUTURA
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• Membrana externa
• 50 de lipídios
• 50 de proteínas - várias enzimas
• - Porina ? permeabilidade a todas
  as
  móleculas de 5000 daltons ou menos.
• Lisa
• Rica em colesterol
• Espaço intermembranas
• Composição química semelhante a do citoplasma
• Várias enzimas

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• Membrana interna
• Rica em cardiolipina
• Termogenina
• 20 de lipídios
• 80 de proteínas com 3 tipos de funções
• 1. Aquelas que conduzem as reações de oxidação
  da cadeia respiratória.
• 2. Complexo enzimático ATP-sintase
• 3. Proteínas transportadoras específicas, que
  tornam a membrana menos permeável, portanto
  possui maior seletividade.

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• Matriz
• Composição química seletiva conteúdo altamente
  especializado
• Centenas de enzimas - oxidação do piruvato
• - oxidação de ácidos graxos
• - ciclo do ácido cítrico
• Grânulos eletrodensos grumos contendo íons
  Ca e Mg

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

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IV. BIOGÊNESE
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• Início da vida na Terra ausência de O2
• Surgimento da respiração aeróbia 2 bilhões de
  anos

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• Bactérias aeróbias que estabeleceram relação
  simbiótica com células eucariontes anaeróbias

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• Uso do antibiótico cloranfenicol

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• Mitocôndrias apresentam um genoma próprio,
  embora incompleto

• 16.569 nucleotídeos
• 37 genes
• 2 RNAr
• 22 RNAt
• 13 RNAm

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V. MÉTODOS DE ESTUDO
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• Microscopia de Luz

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• Análise de localização de enzimas nos
  componentes das mitocôndrias

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VI. FISIOLOGIA
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Grande importância e eficiência das mitocôndrias
Na glicólise 1 mol glicose ? 2 mol ATP
Nas mitocôndrias 1 mol glicose ? 30 mol ATP
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• 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

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• Cadeia transportadora de elétrons

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• Estrutura do complexo ATP-sintase

• H voltam para a matriz pelo complexo
  ATP-sintase e geram energia para a seguinte
  reação ADP Pi ? ATP
• Estrutura da ATP-sintase

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VII. DOENÇAS DE DNA MITOCONDRIAL E HERANÇA
MATERNA
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2 RNAr
RNA e proteínas codificados pelo DNAmt (37 genes)
22 RNA t
13 RNAm (enzimas da fosforilação oxidativa)
74 genes codificados pelo DNA nuclear
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Mutações no DNAmt
Mutações no DNA nuclear
Pai e mãe transmite a característica para prole
Mãe transmite a característica para prole
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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 RNtLeu
MERRF Epilepsia mioclônica, fibras vermelhas anfractuadas no músculo, ataxia, surdez neurossensorial Mutações de ponto no RNtLis
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 extra-oculares 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
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• 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
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Tricrômico de Gömöri
HE
Succinato Desidrogenase
MET
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• 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
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Site consultado http//www.ncbi.nlm.nih.gov/entre
z/query.fcgi?CMDsearchDBbooks
Livros consultados A Célula (2007) Biologia
Celular e Molecular JUNQUEIRA E CARNEIRO
(2000) Biologia Molecular da Célula ALBERTS
(2004) Molecular Biology of the cell ALBERTS
(1994) The Cell A Molecular Approach GEOFFREY
M. COOPER (2000) Genética médica THOMPSON
THOMPSON (2002) Color Atlas of Genetics
EBERHARD PASSARGE (1995)
http//www.johnkyrk.com/mitochondrion.pt.html