Fosforilação Oxidativa Parte 1: Cadeia Transportadora de elétrons

Transcrição

1 Fosforilação Oxidativa Parte 1: Cadeia Transportadora de elétrons

2 Lavoisier Glicose + 6O 2 6CO H 2 O + Energia

3 A descoberta dos citocromos Charles Alexander MacMunn ( ) Miohematina Histohematina Pigmentos respiratórios em diversos tecidos do reino animal Oxidado Nenhuma banda de absorção de luz Reduzido 4 bandas de absorção de luz MacMunn associou este composto a respiracao. Glicose + 6O 2 6CO H 2 O + Energia 1889, Hoppe-Seyler pigmentos de MacMunn eram contaminantes derivados da hemoglobina 3

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5 Padrão de absorção semelhante em diferentes organismos Keilin chamou este composto de citocromo

6 Keilin observou que na presença de Oxigênio as faixas de absorção no espectro não surgiam ou desapareciam todas ao mesmo tempo Rotenona ou Amital O 2 % citoc romo re d. N 2 + succinato b c 1 c a +d Tempo (s)

7 Keilin observou que o aparecimento ou não das bandas eram afetados pela presença de inibidores metabólicos % citocromo red. Antimicina N 2 + succinato O 2 c 1 c b a +d Tempo (s)

8 % citocromo red. cianeto ou CO N 2 + succinato O 2 a+d, c, c1, b Tempo (s)

9 Sequencia sugerida dos citocromos para o transporte de elétrons 9

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11 Como esses processos de oxidação estavam acoplados ao armazenamento de energia para os seres vivos?

12 Belitser & Tsybakova (1939) interessados em investigar a síntese de ésteres de fosfato realizaram o seguinte experimento em músculo de asa pombo O 2 + piruvato Controle - N 2 N 2 + piruvato O 2

13 Journal of Biological Chemistry, 1949

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15 Lehninger verificou que nucleotídeos de dihidro-difosfopiridina DPNH 2 (atualmente NADH) aumentavam a formação de compostos esterificados como por exemplo ATP.

16 (JBC,1950) Efeito do citocromo c na oxidação do DPNH 2

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19 Mitocondria está envolvida em muitos processos celulares POWER = Redox-dependent ATP synthesis SEX = Maternal-inherited mitochondria SUICIDE = ROS and Apoptosis

20 Carl Benda ( imagens em microscopia óptica) Weitere Mitteilungen über die Mitochondria. Archiv für Anatomie und Physiologie (Physiologische Abteilung): , Mito (filamento) + chondron (granulos) = MITOCONDRIA Aparência da mitocondria durante a espermatogênese

21 George Palade (1953)

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23 Teoria endossimbiótica para a origem da mitocondria Lynn Margulis (former Lynn Sagan) Copyright 1967 Published by Elsevier Ltd. On the origin of mitosing cells Lynn Sagan Department of Biology, Boston University Boston, Massachusetts, U.S.A. Journal of Theoretical Biology, Volume 14, Issue 3, March 1967, Pages , IN1-IN6 Estimated first symbiotic event = circa 2,2 BYA.

24 Evidence supporting the mitochondrial endosymbiotic theory Chloroplasts and Mitochondria contain their own DNA. The genetic code distinct from nucleus Mitochondria has two phospholipid membranes, being the external more similar to eukaryotic plasma membrane and inner similar to bacterial membrane (phospholipids, cholesterol and proteins). Mitochondrial ribosomes are similar to bacteria Mitochondrial DNA is more suitable to mutations than the nuclear (higher evolution)

25 Microscopia eletrônica de transmissão revela grande diversidade de formas e tamanhos das mitocondrias

26 Pancreatic centroacinar cells ( x)

27 Ventricular cardiac mescle mitochondria with angular cristae Entamoeba mitochondria with tubular cristae

28 Adrenal cortex mitochondria Astrocyte mitochondria

29 Fish pseudobranch mitochondria Adrenal steroid secreting cells mitochondria

30 Aedes aegypti flight muscle mitochondria

31 Aedes aegypti flight muscle mitochondria

32 Mitochondria within the axoneme of a sperm tail

33 Mitochondria distributed in skeletal muscle between sarcomeres Mitochondria distributed in cardiac muscle between sarcomeres

34 Genoma mitocondrial DNA mitocondrial humano possui 16569pb e codifica 13 proteínas da cadeia respiratória, RNAs ribossômicos e trnas para os processos de tradução.

35 Identificação de todas as proteínas mitocondriais Mouse Human 1098 MitoCarta genes: evidence of mitochondrial protein localization and protein distribution across 14 tissues 1013 MitoCarta genes: evidence of mitochondrial protein localization and protein distribution across 14 tissues

36 Citoplasma 2NADH 2ATP 2NADH 6NADH 2FADH2 2GTP Matriz mitocondrial

37 Fosforilação oxidativa cadeia transportadora de elétrons

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39 Grupos prostéticos dos complexos da Cadeia Transportadora de elétrons centros de oxi-redução Ubiquinona ou Coenzima Q

40 Grupos prostéticos dos complexos da Cadeia Transportadora de elétrons centros de oxi-redução Citocromos Centros Ferro-enxofre

41 Complexo I NADH : ubiquinona oxidoredutase

42 Complexo II Succinato desidrogenase

43 Coenzima Q ponto de convergência de elétrons

44 Complexo III Ubiquinona:citocromo c oxidoredutase Sítio de Ligação para Quinona

45 Ciclo Q acoplamento da transferência de elétrons da coenzima Q ao citocromo c com o transporte de prótons para o espaço intermembranas. Q Ubiquinona/ ºQ - - semi-quinona/ QH 2 - ubiquinol

46 Complexo IV Citocromo oxidase

47 A Cadeia Transportadora de Elétrons funciona em ordem crescente de potencial de redução

48 O transporte de elétrons é direcionado pelo potencial de redução 12,4 kcal/mol 9,2 kcal/mol 24,8 kcal/mol

49 Espaço intermembranas Matriz Força próton-motriz

50 Respirossomos Supercomplexos mitocondriais: Complexo I + Complexo III Vantagens: Canalização de elétrons diretamente para ubiquinona e citocromo C; Fixação de intermediários reativos; Estabilidade individual de complexos