Fosforilação Oxidativa Parte 1: Cadeia Transportadora de elétrons
Lavoisier Glicose + 6O 2 6CO 2 + 6 H 2 O + Energia
A descoberta dos citocromos Charles Alexander MacMunn (1852 1911) 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 2 + 6 H 2 O + Energia 1889, Hoppe-Seyler pigmentos de MacMunn eram contaminantes derivados da hemoglobina 3
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Padrão de absorção semelhante em diferentes organismos Keilin chamou este composto de citocromo
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)
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)
% citocromo red. cianeto ou CO N 2 + succinato O 2 a+d, c, c1, b Tempo (s)
Sequencia sugerida dos citocromos para o transporte de elétrons 9
Como esses processos de oxidação estavam acoplados ao armazenamento de energia para os seres vivos?
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
Journal of Biological Chemistry, 1949
Lehninger verificou que nucleotídeos de dihidro-difosfopiridina DPNH 2 (atualmente NADH) aumentavam a formação de compostos esterificados como por exemplo ATP.
(JBC,1950) Efeito do citocromo c na oxidação do DPNH 2
Mitocondria está envolvida em muitos processos celulares POWER = Redox-dependent ATP synthesis SEX = Maternal-inherited mitochondria SUICIDE = ROS and Apoptosis
Carl Benda ( imagens em microscopia óptica) Weitere Mitteilungen über die Mitochondria. Archiv für Anatomie und Physiologie (Physiologische Abteilung): 376 383, 1899. Mito (filamento) + chondron (granulos) = MITOCONDRIA Aparência da mitocondria durante a espermatogênese
George Palade (1953)
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 225-274, IN1-IN6 Estimated first symbiotic event = circa 2,2 BYA.
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)
Microscopia eletrônica de transmissão revela grande diversidade de formas e tamanhos das mitocondrias
Pancreatic centroacinar cells (190.000 x)
Ventricular cardiac mescle mitochondria with angular cristae Entamoeba mitochondria with tubular cristae
Adrenal cortex mitochondria Astrocyte mitochondria
Fish pseudobranch mitochondria Adrenal steroid secreting cells mitochondria
Aedes aegypti flight muscle mitochondria
Aedes aegypti flight muscle mitochondria
Mitochondria within the axoneme of a sperm tail
Mitochondria distributed in skeletal muscle between sarcomeres Mitochondria distributed in cardiac muscle between sarcomeres
Genoma mitocondrial DNA mitocondrial humano possui 16569pb e codifica 13 proteínas da cadeia respiratória, RNAs ribossômicos e trnas para os processos de tradução.
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
Citoplasma 2NADH 2ATP 2NADH 6NADH 2FADH2 2GTP Matriz mitocondrial
Fosforilação oxidativa cadeia transportadora de elétrons
Grupos prostéticos dos complexos da Cadeia Transportadora de elétrons centros de oxi-redução Ubiquinona ou Coenzima Q
Grupos prostéticos dos complexos da Cadeia Transportadora de elétrons centros de oxi-redução Citocromos Centros Ferro-enxofre
Complexo I NADH : ubiquinona oxidoredutase
Complexo II Succinato desidrogenase
Coenzima Q ponto de convergência de elétrons
Complexo III Ubiquinona:citocromo c oxidoredutase Sítio de Ligação para Quinona
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
Complexo IV Citocromo oxidase
A Cadeia Transportadora de Elétrons funciona em ordem crescente de potencial de redução
O transporte de elétrons é direcionado pelo potencial de redução 12,4 kcal/mol 9,2 kcal/mol 24,8 kcal/mol
Espaço intermembranas Matriz Força próton-motriz
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