Cadeia Respiratória (Fosforilação Oxidativa)

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1 Cadeia Respiratória (Fosforilação Oxidativa) Bioquímica Prof. Dr. Vagne Oliveira 1

2 Cadeia de Transporte de Elétrons Consiste em uma série de transportadores de elétrons que atuam sequencialmente, sendo 4 complexos incorporados à membrana mitocondrial interna e 2 móveis (coenzima Q e citocromo c). Recapitulando... Citosol 1 ATP Glicose (6 C) C 6 H 12 O 6 1 ATP 1 NADH 1 NADH 6 O 2 32 ou 34 ATP Piruvato (3 C) Piruvato (3 C) 2 CO 2 4 CO 2 2 ATP 6 H 2 O Mitocôndria 2 NADH 6 NADH Total: 10 NADH 2 acetil-coa (2 C) Cicl o de Kreb s 2 FADH 2 FADH 2 Crista mitocondrial 2

3 ... Visão geral! 3

4 Fosforilação Oxidativa Após a digestão e degradação de carboidratos, lipídeos e proteínas, o metabolismo converge para a fosforilação oxidativa, onde a energia que foi conservada em coenzimas reduzidas será utilizada na formação de ATP. 4

5 Cadeia de Transporte de Elétrons Processo no qual o NADH + H + e o FADH 2 irão transferir seus elétrons adquiridos ao longo do processo para uma série de proteínas bombeadoras de prótons dispostas ao longo da membrana interna da mitocôndria. Ao transferir os elétrons, o NADH + H + e o FADH 2, transferem a energia necessária para que haja bombeamento de íons H +. 5

6 Cadeia de Transporte de Elétrons Essas proteínas transportadoras irão transportar os elétrons recebidos até o oxigênio, o aceptor final de elétrons da cadeia, havendo a formação de água. O transporte de íons H + gera um gradiente de concentração entre a matriz e o espaço intermembranar, sendo que este irá apresentar a maior concentração de íons H +. Mitocôndria Membrana Externa Espaço Intermembranoso Membrana Interna Matriz Mitocondrial 6

7 Membrana Interna Mitocondrial Apresenta pregueações Local das reações óxido-redução É impermeável para a maioria dos íons pequenos e grandes moléculas Devem existir uma série de transportadores (translocadores) para que as moléculas possam entrar (muitas são antiporters) Apresenta um conjunto de moléculas que participam de reações químicas de óxido-redução, havendo transporte de átomos e de elétrons de encontro ao oxigênio, proveniente do meio externo. O oxigênio é o maior aceptor de prótons H +. Matriz Mitocondrial Local onde ocorre a maior parte do Ciclo de Krebs, com a exceção da reação que envolve o succinato e o fumarato (Cristas Mitocondriais) Apresenta enzimas para a oxidação dos ácidos graxos Apresenta RNA-mitocondrial, DNA-mitocondrial, e, ribossomos mitocondriais. 7

8 12/11/2015 Todas as vias de oxidação de combustíveis, exceto a glicólise. 15 Espaço Intermembranoso: Reservatório de prótons H+ Transportadores de Elétrons NAD+ FMN Coenzima Q Citocromo b Citocromo c Citocromo a1 Citocromo a3 8

9 As 3 bombas de íons H + * NADH:Q oxidorredutase * Q:Citocromo c oxidorredutase * Citocromo c oxidorredutase Transportadores e bombas 9

10 12/11/2015 Componentes da Cadeia Respiratória O COMPLEXO I NADH:UBIQUINONA OXIDORREDUTASE 10

11 Reações de Oxirredução e Centros Fe-S CONENZIMA Q (UBIQUINONA) 11

12 12/11/2015 A CADEIA TRANSPORTADORA E A ATP SINTASE O COMPLEXO II SUCCINATO DESIDROGENASE 12

13 O COMPLEXO III UBIQUINONA:CITOCROMO c OXIDORREDUTASE O COMPLEXO III 13

14 12/11/2015 O COMPLEXO IV CITOCROMO OXIDASE ATP Sintase 14

15 15

16 12/11/2015 Fosforilação Oxidativa Neste processo, há a fosforilação do ADP+Pi em ATP, fazendo uso da energia gerada pelo bombeamento de íons H+ através da ATP sintase. Note a importância da diferença do gradiente de concentração de íons H+ entre a matriz e o espaço intermembranoso. Rendimento da Respiração - - Cada NADH gera 2,5 moléculas de ATP Cada FADH2 gera 1,5 moléculas de ATP. 16

17 COMO A ENERGIA QUÍMICA É ENTÃO UTILIZADA? A energia química fica armazenada na forma de ATP somente por um período curto usualmente um minuto - Conversão em outras formas de energia química - Conversão em energia elétrica - Conversão em energia mecânica - Conversão em energia em forma de calor Inibidores: substâncias que paralisam o fluxo de elétrons na cadeia respiratória, são irreversíveis podendo levar a mitocôndria à morte. Ex: CO, cianureto. Aceptores: substâncias que desviam o fluxo de elétrons na cadeia respiratória, mas não paralisam a cadeia, diminuindo somente a velocidade. Ex: azul de metileno. Desacopladores: substâncias que vão bloquear ou inibir a síntese de ATP, sem paralisar o fluxo de elétrons. Ex: tiroxina (T4). 17

18 INIBIDORES DA RESPIRAÇÃO CELULAR 1) Inibidores da cadeia transportadora de elétrons Barbituratos, rotenona, piericina A Complexo I Antimicina A e dimercaprol Complexo III H 2 S, monóxido de carbono e cianeto Complexo IV Malonato Comple xo II INIBIDORES DA RESPIRAÇÃO CELULAR 2) Inibidores da fosforilação oxidativa Bloqueam indiretamente a cadeia respiratória Oligomicina ATP sintase Fo Atractilosídeo Antiporte ATP- ADP 18

19 DESACOPLADORES DA RESPIRAÇÃO CELULAR Desacopladores da fosforilação oxidativa Aumentam a permeabilidade da membrana aos íons, anulando o gradiente de prótons, ao permitir que o H + cruze a membrana sem passar através do poro da ATP sintase, desacoplando, assim, a síntese de ATP do fluxo de elétrons Desacopladores e Inibidores Oligomicina - Antibiótico - Liga-se a porção F 0 da ATP sintase - Inibidor da ATP sintase 19

20 12/11/2015 Desacopladores e Inibidores - 2,4 Dinitrofenol (DNP) Desacoplador Altera o gradiente de concentração de íons H+ Desacopladores e Inibidores Rotenona - Veneno utilizado em plantas - Inibidor específico do transporte de elétrons 20

21 Bioquímica Prof. Dr. Vagne Oliveira 21

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