Resumo de Fosforilação Oxidativa

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Introdução 
 
A fosforilação oxidativa é um processo 
em que a energia obtida por meio da 
degradação das moléculas, onde é 
convertida em ligações nas moléculas de 
adenosina trifosfato (ATP). 
 
Etapas da fosforilação oxidativa 
 
o Entrega de elétrons por NADH e FADH2: 
Os carreadores reduzidos das outras 
etapas da respiração celular 
transferem seus eletrons para 
moléculas próximas ao inicio da cadeia 
de transporte. No processo, eles voltam 
a ser NAD+ e FAD que podem ser 
reutilizados em outras etapas. 
o Transferência de elétrons e 
bombeamento de prótons: Conforme os 
elétrons passam pela cadeia, eles se 
movem de um nível de energia mais 
alta para um de mais baixa, liberando 
energia. Parte dessa energia é usada 
para bombear íons H+, tirando-os da 
matriz celular e jogando-os no espaço 
intermembranar. Esse bombeamento 
estabelece um gradiente 
eletroquímico. 
o Divisão do oxigênio formando água: No 
final da cadeia de transporte de 
elétrons, os elétrons são transferidos 
para a molécula de oxigênio que é 
dividida ao meio e se junta ao H+, 
formando água. 
o Síntese de ATP causada pelo gradiente: 
Conforme os íons H+ fluem a favor do 
gradiente para a matriz, eles passam 
por uma enzima chamada ATP sintase 
que aproveita o fluxo de prótons para 
sintetizar ATP. 
Complexo atp sintase 
 
O complexo ATP sintase é uma proteína 
transmembrana da membrana 
mitocondrial interna. Ele possui um canal 
de prótons (H+) e sítios catalíticos para a 
síntese do ATP a partir de ADP + Pi. 
O ATP é sintetizado quando os prótons 
retornam á matriz mitocondrial. 
O complexo ATP possui as seguintes 
estruturas: 
 
o Estrutura do Fo 
 Possui 3 tipos: a, b2 e c10-12. 
 A subunidade c é um poliptideo 
pequeno com 2 hélices que 
atravessam a membrana. 
 A subunidade a tem forma 
cilíndrica e possui um canal para o 
transporte de prótons. 
 Mecanismo do canal de prótons da 
subunidade a: 
I) O próton entra no meio-
canal no lado positivo. 
II) O próton desloca a Arg210 
para a subunidade c 
adjacente. 
III) A Arg210 gira deslocando 
H+ das aspartatos. 
IV) O H+ deslocado sai no lado 
negativo. 
V) O anel c10 gira, o Arg210 
retoma ao meio-canal no 
lado positivo. 
VI) O processo todo se repete. 
 
o Estrutura do F1 
 Possui 9 tipos: α3 β3 γ δɛ 
 Cada uma das 3 subunidades β tem 
um sitio catalítico para a síntese 
de ATP. 
Fosforilação Oxidativa 
 A γ constitui um eixo central que 
passa por F1 e se associa 
principalmente a 1 subunidade β. 
 As 3 subunidades β assumi 3 
diferentes conformações: 
- Afinidade com ATP (2-ATP, β-
ATP) 
- Afinidade com ADP (2-ADP, β-
ADP) 
- Afinidade vazio 
 
catálise rotacional 
 
A catalise rotacional foi proposta por 
Paul Boyer. 
1) Uma dada subunidade β começa na 
forma β ATP que liga ADP e Pi. 
2) A subunidade agora muda de 
conformação, assumindo a forma de 
β-ATP. 
3) A subunidade muda para a 
conformação β-vazio que tem uma 
baixa afinidade para ATP que é 
liberado. 
 
Essas mudanças são desencadeadas 
pela passagem de prótons pela porção Fo 
da ATP sintase. 
 
Fosforilação Oxidativa do ADP 
 
O transporte de ADP para dentro da 
mitocôndria e o transporte de ATP para 
fora da mitocôndria é catalisado pela 
enzima adenina nucleotídeo translocase. 
O transporte do Pi para dentro da 
mitocôndria em simporte (mesmo sentido) 
com 1 próton é pela enzima fosfato 
translocase. 
Precisa-se de uma certa quantidade de 
H+(dependerá de cada célula/organismo) 
pra produzir 3 moléculas de ATP. 
 
Oxidação do NADH 
 
A oxidação do NADH ocorre no citosol. 
A membrana interna da mitocôndria é 
impermeável ao NAD+ e NADH. Estas 
coenzimas devem ser reduzidas pelo 
emprego de lançadeiras. 
A lançadeira malato-aspartato ocorre 
no fígado, rins e coração. Essa lançadeira 
consiste em oxaloacetato presente no 
citosol é transformado em malato, essa 
malato passa pela membrana interna 
sentido matriz mitocondrial, onde ele é 
transformado em oxaloacetato e o 
glutamato doa um grupo amino para o 
oxaloacetato formando o aspartato. 
A lançadeira glicerol 3 fosfato ocorro 
no musculo esquelético e no encéfalo. O 
rendimento desta lançadeira é menor, 
sendo 1,5 NADH/ATP citosólico. 
 
Acoplamento do transporte de 
eletrons e sintase de atp 
 
Só há síntese de ATP se houver 
coenzimas reduzidas. E só há 
transferência de eletrons das coenzimas 
se houver ADP disponível e síntese de ATP. 
A falta de ADP faz com que haja um 
bloqueio do canal H+. Quanto maior o 
gradiente de H+ mais energia. O bloqueio 
do canal de H+ gera o acumulo do 
gradiente eletroquímico. 
A energia necessária para transportar 
H+ contra o gradiente se torna maior do 
que a energia liberada pelo transporte de 
eletrons na cadeia transportadora. 
Inibidores da síntese de ATP 
 
o Cianeto: 
 Inibe o complexo IV de citocromo c 
oxidase. 
 Inibe o transporte de eletrons até 
o CO2. 
 
o Oligomicina: 
 Bloqueia o canal de H+ da ATP 
sintase. 
 Impede que os H+ retornem para a 
matriz. 
 
Desacopladores químicos 
 
As substancias que tem um próton 
dissociável e são muito hidrofóbicos. 
Dissipam o gradiente H+ por outros 
mecanismos não relacionados com a ATP 
sintase. 
Possui um aumento do consumo de O2 
pois há fluxos de elétrons das coenzimas 
reduzidas. 
 
o Ionoforos 
 Permitem que íons inorgânicos 
atravessem a membrana. 
 Desacoplam ao dissiparem a 
contribuição elétrica do gradiente 
eletroquímico. 
 
o Proteínas desacopladoras 
 A energia é dissipada em forma de 
calor. 
 A UCP é expressa no tecido adiposo 
marrom. 
 O tecido adiposo marrom são 
células pequenas, é marrom por 
causa da quantidade mitocôndria. 
Essas células pequenas estocam 
triglicerídeos. 
 
Regulação da fosforilação oxidativa 
 
A fosforilação oxidativa é regulada 
pelas necessidades celulares de energia. 
A taxa de respiração é limitada pela 
disponibilidade de ADP. A respiração é 
estimulada quando a razão de 
[ATP]/[ADP].[Pi] é diminuída. A respiração é 
inibida quando a razão [ATP]/[ADP].[Pi] é 
alta. 
 
o Carga energética 
 Quanto maior a [ATP]/[ADP] mais 
alta carga energética. Alta carga 
energética inibe a cadeia e a 
fosforilação. 
 Quanto menor a [ATP]/[ADP] mais 
baixa é a carga energética. Baixa 
carga energética a um estimulo da 
cadeia e a fosforilação. 
 
Uma proteína inibitória impede a 
hidrolise de ATP em condições de hipoxia. 
A IF1 se liga a ATP-sintase inibindo a 
atividade ATPásica.