Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa

Prévia do material em texto

Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa 
 -Visão geral: A glicose é degradada até produzir piruvato que vai entrar na mitocôndria 
através de um transportador que sofre oxidação e se transforma e acetil-CoA que 
extrai elétrons ricos em energia que são veiculados pelo NADH que vai até as cristas 
mitocondriais que serão transportados por todo os complexos proteicos até chegarem 
no O2 que se transformará em agua e fornecerá energia suficiente para transportar 
prótons para a inter-membrana. 
 
Mitocôndria: 
-A cadeia respiratória está localizada na membrana mitocondrial interna 
(especificamente nas cristas mitocondriais) 
 
Oxidação da glicose: 
-NAD e FADH são transportadores de elétrons 
 
Oxidação de coenzimas: 
-Se a transferência de elétrons das coenzimas reduzidas fosse feita diretamente para 
o O2 toda a energia seria liberada na forma de calor 
-Estratégia celular para síntese de ATP: Energia de transferência de elétrons para 
gerar gradientes de prótons 
-A energia é passada de forma gradativa para que haja o acúmulo da energia e não a 
perda. 
 
Componentes da cadeia respiratória: 
-Na cadeia respiratória, os elétrons fluem dos componentes de oxirredução mais 
negativo para os mais positivos. 
Highlight
-Um agente redutor forte (como o NADH) tem a tendencia de doar elétrons e tem um 
potencial de redução negativo, enquanto um agente oxidante forte (como o O2) está 
pronto para aceitar elétrons e tem um potencial de redução positivo 
 
Direção do fluxo de elétrons e prótons (H+) 
-Coenzima Q leva os elétrons do complexo um para o 3 que por sua vez entrega os 
elétrons para o citocromo C (é uma coenzima q fica na parte externa da membrana) 
que vai veicular os elétrons do complexo 3 até o 4 que serão entregues ao O2 que 
serão reduzidas a água 
-O FADH2 faz o transporte de elétrons para o transporte 2 (transporte 1 e 2 
apresentam níveis energéticos diferentes, o 1 é maior) 
- O caminho do transporte 2 é igual ao 1 
-Depois que o transporte 1, 3 e 4 transportam os elétrons, eles liberam energia e então 
há aberturas de canais de prótons 
Highlight
- O complexo 2 não tem canais 
-NAD possui mais energia que FAD 
 
Complexo 1 (NADH) 
-Transfere o elétron e se oxida 
-Lado N é negativo 
-Lado é P positivo 
Highlight
 
Coenzima Q ou ubiquinona 
-É hidrofóbica, ou seja, consegue se mobilidade na membrana plasmática 
-Transporta 2 prótons e 2 elétrons ao mesmo tempo 
-Quando ela recebe um próton e um elétron se transforma em uma semiquinona 
-Quando recebe 2 prótons e 2 elétrons se transforma em uma ubiquinol 
Fonte de reduções da CoQ 
 
 
Complexo 2 
 
Complexo 3 
-Traz elétrons dos complexos 1 e 2 ao 3 
-Só consegue transferir um elétron por vez 
Highlight
 
Ciclo Q 
-Quando a ubiquinol ligado ao sítio QH2 ele transfere seus dois elétrons por cit bL e Cl 
que transfere para o C que só consegue transferir um elétron por vez e vai ser 
responsável por leva-lo para o citocromo 4. Os 2 prótons são transferidas para o 
espaço inter-membrana 
 
Citocromo C 
-Proteína solúvel que está no espaço da Inter membrana 
-Após se reduzir com apenas um elétron do complexo 3, move-se para o complexo 4 
 
Complexo 4- citocromo c oxidase 
Highlight
Highlight
 
-Complexo 1 e 3 tem energia para sintetizar um 1 ATP e o complexo 4 meio ATP 
Conceito de gradiente eletroquímico 
-Na Inter membrana é 7 e na matriz mitocondrial é 7.5 (um lado é mais ácido que 
outro) Esses dois componentes geram a força protomotriz que vai ser transformada na 
energia química (energia se síntese do ATP) 
 
 
CADEIA RESPIRATORIA E FOSFORILAÇÃO DE PROCESSOS ACLOPADOS 
Mecanismo quimiosmótico da fosforilação oxidativa 
 
ATP sintase 
-A síntese do ATP ocorre devido ao retorno dos prótons a matriz mitocondrial 
-A cada 3 prótons que retornam para matriz faz com que um ATP seja formado 
-As mudanças na conformação das enzimas acontecem com a entrada dos prótons 
(responsáveis pela entrada do ATP, ligação do ATP cm fosfato e a saída do ATP 
recém-sintetizado) 
 
COMPONENTES DA FOF1ATPase 
Highlight
-O fosforo vai atravessar F0 e vai fazer com F1 promova um movimento de rotação 
que é responsável pela síntese do ATP 
 
Complexo F0F1 
 
ATP sintase 
 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
-Fosforilação do ATD em ATP utilizando a energia liberada pelas reações de óxido-
redução da cadeira transportadora de elétrons 
-Energia direcionada para criar um contra gradiente de prótons: 
. Força próton-motriz: excesso de H+ fora da matriz mitocondrial; matriz com carga 
negativa; porção Inter membrana carga positiva; membrana interna impermeável a H+ 
e ATP sintase 
 
-A síntese do ATP acontece na porção F1 composta por 3 subunidades betas 
(acontece a síntese do ATP) e 3 subunidades alfas. 
-Para que a síntese seja capaz de acontecer é necessário a presença de um quarto 
próton (3 prótons que atravessa a ATP sintase e +1 próton que vai levar o grupamento 
fosfato) 
Highlight
-O domino beta existe em 3 domínios diferentes, um ligado ao ATP, um ao ADP, e um 
vazia 
-Quando atravessa o 3H+p para o lado 3H+n vai ter o giramento que vai fazer que o 
ATP recém-sintetizado saia, e a formação do novo ATP que através da ligação do 
ADP+fosfato, e depois da entrada de mais 3H+p acontece todo ciclo. 
 
ACOPLAMENTO DE TRANSFERÊNCIA DE ELÉTRONS COM A SÍNTESE DE ATP 
EM MITOCÔNDRIAS 
Highlight
-Quando o succinato é fornecido para célula ela terá a condição necessária para 
produzir NADH e consequentemente a transferência do mesmo para cadeia 
respiratória. 
-O no primeiro gráfico é possível analisar que quando o succinato é fornecido as 
células nao há consumo muito grande de O2 e nem a síntese de ATP (linha vermelha) 
mas quando é adicionado ADP E PI há um crescimento, quando é adicionado 
CIANETO (CN) vai ocorrer a inibição da transferência de elétrons e o consumo de O2 
será interrompido e não vai haver mais síntese de ATP 
-No gráfico dois há uma inibição da molécula do F0 que vai ocorrer uma inibição na 
síntese de ATP e o consumo de O2 é inibido porque nao houve transferência de 
elétron pela cadeia respiratória, quando o ATP não é sintetizado (bloqueado) os 
prótons não conseguem retornar a matriz mitocondrial o que leva um aumento 
exagerado do próton na Inter membrana dificultando ainda mais a saída deles e isso 
faz com que haja um colapso da transferência de elétrons e uma parada da 
transferência de elétrons justificado pela parada da transferência de O2 
-Os prótons atravessam a membrana sem passar pela ATP sintase a síntese de ATP 
vai estar bloqueada (processo de desacoplamento) 
 
CONTROLE RESPIRATÓRIO 
-A velocidade do transporte de elétrons e síntese de ATP são dependentes da 
concentração de ADP 
-Transporte de elétrons está acoplado à síntese de ATP 
-ADP tem concentrações limitantes 
-Quanto mais ADP for formado maior a velocidade das reações de catálise e maior a 
produção de ATP 
-Se a concentração de ADP aumentar o consumo de O2 aumenta e 
consequentemente aumenta a produção de ATP 
 
Dependência do O2 
-Sem O2 nao há transferência de elétrons pela cadeia respiratória e isso vai causar: 
. Ausência de aceptor final de elétrons 
. Acúmulo de NADH 
. NADH inibe as enzimas do ciclo de Krebs 
 
RENDIMENTO DA OXIDAÇÃO DA GLICOSE 
1-Glicose a 2 piruvatos 
2- 2 piruvatos a 2 acetil coa 
3- 2 acetil coa no ciclo do ácido cítrico 
4- NADH e FADH2 na CTE e FO 
 
Highlight
 
INIBIDORES DA CADEIA RESPIRATÓRIA 
-Qualquer um desses complexos bloqueados vão bloquear completamente a cadeia 
respiratória 
 
INIBIDOR DA ATP SINTASE 
Highlight
-Bloqueia a síntese de ATP e o transporte de elétrons pela cadeia respiratória 
 
AÇÃO DOS AGENTES DESACOPLADORES 
 
 
esse desacoplador abrem um canal que vai favorecesse entrada de prótons por um 
espaço aberto pela membrana (n há atuação da ATP sintase) e ai ATP sintase n 
consegue nao conseguesintetizar o ATP. 
Oxidação do NADH citosólico 
-O NADH produzido no citosol é impermeável a membrana mitocondrial interna 
-A oxidação indireta acontece por lançadeiras 
.Malato-aspartato: especialmente nas células hepáticas, cardíacas e renais; 
permeases-proteínas de transporte da membrana 
. Glicerol fosfato: músculo esquelético e cérebro dos mamíferos; músculo de voo de 
insetos; NADH-FADH 
 
LANÇADEIRA MALATO-ASPARTATO 
 
-Malato possui um transportador de membrana 
-O Oxalacetato sofre uma reação com o glutamato. Glutamato se transforma em alfa-
cetaglutarato e o oxalacetato se transforma em aspartato 
-Entra malato e sai aspartato por transportadores diferentes 
 
LANÇADEIRA GLICEROL-FOSFATO 
-O NADH produzido pela glicose doa seus elétrons para o DHAP que se transforma 
em glicerol 3P que lança os dois elétrons (H+ que está em rosa) para a mitocôndria 
que será transportado para o DAH2 
 
NUCLEOTÍDEOS DE ADENINA 
Highlight
-O ADP e o grupamento fosfato precisam atravessar a membrana 
-O ATP produzido pela ATP sintase é lançado para fora de mitocôndria e aí é formado 
o ADP que entra para dentro da mitocôndria (esse antiporte acontece por causa da 
carga negativa maior do ATP do que do ADP, uma vez que o lado externo da 
membrana é carregado positivamente) 
-O grupamento fosfato atravessa a membrana com o antiporte de H+ 
 
 
 
RESUMÃO 
A cadeia respiratória é um processo que ocorre nas mitocôndrias das células, 
envolvendo uma série de reações químicas que produzem energia na forma de 
ATP (adenosina trifosfato). A cadeia respiratória é composta por uma série de 
complexos proteicos que transportam elétrons através de um gradiente 
eletroquímico, gerando ATP como um subproduto. 
 
A cadeia respiratória começa com a fornecida pela glicose e outros substratos 
metabólicos, que ocorre na matriz mitocondrial. A energia liberada durante a 
proteção é usada para bombear prótons da matriz mitocondrial para o espaço 
intermembranar, criando um gradiente eletroquímico. Os prótons então fluem 
de volta para a matriz mitocondrial através de um complexo proteico chamado 
ATP sintase, gerando ATP. 
 
A fosforilação oxidativa é o processo pelo qual a energia liberada durante a 
cadeia respiratória é usada para produzir ATP. A fosforilação oxidativa ocorre 
em três etapas principais: a cadeia respiratória, a síntese de ATP e o transporte 
de elétrons. 
 
Na cadeia respiratória, a energia é liberada à medida que os elétrons fluem 
através da série de complexos proteicos, gerando um gradiente eletroquímico. 
A energia liberada é usada para bombear prótons do espaço intermembranar 
para a matriz mitocondrial, criando um gradiente de prótons. 
 
Na síntese de ATP, o gradiente de prótons gerados na cadeia respiratória é 
usado para a síntese de ATP. Os prótons fluem de volta para a matriz 
mitocondrial através da ATP sintase, gerando ATP. 
 
O transporte de elétrons é o processo pelo qual os elétrons fluem através da 
cadeia respiratória. Os elétrons são transportados por uma série de proteínas 
complexas que contêm cofatores redox, como o NADH e o FADH2. À medida 
que os elétrons fluem através dos complexos proteicos, a energia é liberada e 
usada para bombear prótons da matriz mitocondrial para o espaço 
intermembranar, gerando um gradiente eletroquímico. 
 
Em resumo, a cadeia respiratória e a fosforilação oxidativa são processos 
intrincados que ocorrem nas mitocôndrias das células e são responsáveis pela 
produção de ATP. A energia liberada durante a geração de substratos 
metabólicos é usada para gerar um gradiente eletroquímico, que é então usado 
para sustentar o esquema de ATP através da ATP sintase.