Fosforilação oxidativa

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1 Bioquímica II - LM 
MITOCÔNDRIA: 
Membrana externa – livremente permeável a 
pequenas moléculas e íons 
Membrana interna – impermeável à maioria das 
pequenas moléculas de íons, incluindo H+ → contém 
proteínas transportadoras, ATP-translocase, ATP-
sintase e outros transportadores 
Matriz – contém: complexo piruvatp-desitrogenase; 
enzimas do ciclo de Krebs; enzimas da beta-oxidação; 
enzimas da oxidação de aminoácidos, entre outros 
 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS: 
FADH2 e NADH → função de levar elétrons ricos em 
energia para a cadeia respiratória 
Os elétrons do NADH e FADH2 passam por uma série 
de carreadores ligados à membrana mitocondrial 
interna para a geração final de ATP 
Cadeia transportadora da membrana interna: 
complexo I, ubiquinona, complexo II, complexo III, 
citocromo c, complexo IV, carreador fosfato e ATP 
Sintase 
Ao se moverem pela cadeia transportadora, os elétrons 
impulsionam a transferência de prótons da matriz 
mitocondrial para o espaço intermembrana, criando 
um gradiente de prótons 
 
NADH 
A cada molécula de NADH, são liberados 2 elétrons para o complexo I, III e IV, que por sua vez, produzem 10 moléculas 
de H+ bombeadas para o espaço intermembranas. Para cada molécula de ATP produzido, são usados 4 H+. Sendo 
assim: 
❖ Para cada molécula de NADH são produzidos 2,5 ATPs 
 
 
2 Bioquímica II - LM 
FADH2 
A cada molécula de FADH2, são liberados 2 elétrons para o complexo II, III e IV, que por sua vez, produzem 6 molécula 
de H+ bombeadas para o espaço intermembranas. Para cada molécula de ATP produzido, são necessário 4 H+. sendo 
assim: 
❖ Para cada molécula de FADH2 são produzidos 1,5 ATPs 
 
Os elétrons combinam-se, no final, com oxigênio e prótons, formando água 
 
SÍNTESE DE ATP 
A energia eletroquímica inerente à diferença de 
concentração de prótons e à separação de carga 
através da membrana mitocondrial interna – a força 
próton-motriz – impulsiona a síntese de ATP, à medida 
que 3H+ que fluem passivamente de volta à matriz, por 
meio de um poro para prótons na ATP-sintase 
A catálise rotacional é a chave para o mecanismo de 
alteração na ligação durante a síntese de ATP → cada 
subunidade beta da ATP-sintase pode assumir três 
diferentes conformações 
O ATP é estabilizado em relação ao ADP na superfície 
de F1 da ATP-sintase e o gradiente de prótons 
impulsiona a liberação de ATP a partir da superfície da 
enzima 
• A entrada de ADP na matriz mitocondrial se dá 
por um cotransporte com um ATP 
• A entrada de um Pi para o interior da matriz se 
dá por um cotransporte de um Pi com H+ 
 
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BALANÇO DA SÍNTESE DE ATP NA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 Glicólise Ciclo de Krebs Soma Cadeia respiratória 
NADH 2 8 10 X 2,5 = 25 ATPs 
FADH2 0 2 2 X 1,5 = 3 ATPs 
ATP 2 2 4 4 + 28 = 32 ATPs 
❖ Portanto, a partir de 1 glicose são produzidos 32 moléculas de ATPs 
CUSTOS DOS PROCESSOS CELULARES: 
CUSTOS PELO CICLO DE KREBS: para produção dos 
2ATPs do ciclo, é necessário a conversão de GDP + Pi→ 
GTP, nesse processo a entrada o Pi é acompanhada de 
uma molécula de H+ que está fora da membrana 
interna da mitocôndria 
CUSTOS PELA ENTRADA DOS 2 NADH 
PRODUZIDOS PELA GLICÓLISE NO CITOSOL: as duas moléculas de NADH produzida na via da glicólise necessitam 
de entrar na parte interna da mitocôndria para realizar a fosforilação oxidativa. Há duas maneiras do NADH entrar: 
1. Circuito malato-aspartato: aspartato → 
oxalacetato → malato (recebe do2H vindos do 
NADH produzido na glicólise) – quem entra na 
mitocôndria é o malato, já dentro da 
membrana interna ele volta a OAA, devolvendo 
o NADH para o espaço citosólico da 
mitocôndria. Ainda dentro da mitocôndria o 
OAA se transforma em aspartato, que sai da 
mitocôndria para o citosol celular, nessa saída 
acontece um antiporte com um H+ (sai 
aspartato, entra H+). 
Obs: esse processo acontece 2 vezes, pois na glicólise são produzidos 2NADH → CUSTO DE 2H+ 
 
 
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2. Circuito glicerol – fosfato: na 
conversão da dihidroxiacetona 
fosfato → glicerol 3-fosfato, 
havendo doação de 2H+ para essa 
molécula, quem faz essa doação é o 
NADH da glicólise. O glicerol vai para 
o espaço Intermembrana da 
mitocôndria, onde acontece a 
doação dos 2 elétrons adquiridos 
para o FAD que está localizado 
dentro da membrana interna. Dessa 
forma, em vez de 10NADH que seria 
produzidos, agora será apenas 8NADH → 80 H+ + 4FADH2 → 24 H+ 
 
 
AGENTES QUE INTERFEREM COM A DOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
❖ O fluxo de elétrons pela cadeia respiratória e a síntese de ATP estão obrigatoriamente acopladas 
• DNP: dissipa o gradiente de prótons na mitocôndria 
❖ Os desacopladores, ao desfazer o gradiente de prótons, diminuem a sua passagem pela enzima ATPsintase. 
Isso reduz a produção de ATP por molécula de glicose consumida. Com isso, na tentativa de produzir mais ATP 
haverá maior consumo de moléculas orgânicas. 
• Rotenona/amital – inibe a ação do complexo I 
• Antimicina A – inibe a ação do complexo III 
• Cianeto e CO – inibe a ação do complexo IV 
• Oligomicina – inibe a ação da ATP-sintase 
• CO se liga à hemogoblina e inibe o transporte de O2 → envenenamento por monóxido de carbono 
 
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AZUL DE METILENO: pode ser 
administrado no envenenamento pelo CO e 
pelo cianeto, ele alivia a inibição do 
complexo IV pela recepção de elétrons do 
complexo III, permitindo ao complexo I e ao 
complexo III bombear prótons, de tal forma 
que o ATP pode continuar a ser sintetizado 
• Hidroxicobalamina: liga-se ao 
cianeto, formando cianobolamina, 
que é secretada na urina 
• Nitrito de sódio: neutralização do 
cianeto porém formam 
metahemoglobina 
 
REGULAÇÃO DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
Controle pelo aceptor → quanto menor a 
concentração [ATP]/[ADP][Pi], maior será a síntese 
de ATP pela cadeia 
 
GERAÇÃO DE CALOR PELA MEMBRANA 
DESACOPLADA 
As UCPs são proteínas encontradas na membrana 
mitocondrial interna de mamíferos, incluindo 
humanos 
Essas proteínas criam um ''vazamento de prótons", 
ou seja, permitem que os prótons retornem à 
matriz mitocondrial sem que a energia seja capturada como ATP 
A energia é liberada na forma de calor, e o processo é 
denominado termogênese sem tremor 
A UCP1, também denominada termogenina, é responsável 
pela produção de calor nos adipócitos marrons dos 
mamíferos e é ativada por ácidos graxos