Fosforilação oxidativa

Prévia do material em texto

FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
 
Onde ocorre?
 
Onde ocorre?
 
1) Cadeia transportadora de elétrons?
2) ATP sintase?
3) Complexo da Piruvato desidrogenase (PDH)?
4) enzimas do ciclo de Krebs?
 
 
Nature 2006
- Doença de Alzheimer
- Doença de Parkinson
- ALS (Esclerose lateral amiotrófica)
- Doença de Huntington
 
 
Elétrons e os aceptores universais
NAD+ ou NADP+ FMN ou FAD
Nucleotídeos de nicotinamida Nucleotídeos de flavina
Solúveis em água Ligados a proteína (flavoproteínas)
Reação envolve 2 e- (NADH + H+) Pode aceitar 1 e- (forma semiquinona)
Pode aceitar 2 e- (FADH2 ou FMNH2)
Possuem diferentes potenciais redox
(NAD dif. NADP)
Potencial de redução depende da 
proteína a qual estão associados
 
Outras moléculas carregadoras de e-
1) UBIQUINONA
 
1) UBIQUINONA
- pequena
- hidrofóbica
- móvel (membrana 
interna – bicamada 
lipídica)
Outras moléculas carregadoras de e-
 
2) CITOCROMO
Outras moléculas carregadoras de e-
 
3) PROTEÍNA FERRO-ENXOFRE
Outras moléculas carregadoras de e-
 
Qual é a ordem dos carregadores de e-?
Experimento 1
 
Qual é a ordem dos carregadores de e-?
Experimento 2
- reduzir toda a cadeia experimentalmente
- retirar o aceptor final de e- (O2)
- introduzir O2
O que ocorre?
 
Experimento 3
Qual é a ordem dos carregadores de e-?
 
 
Carregadores de e- e os complexos 
multienzimáticos
 
 
Complexo I:
NADH 
desidrogenase
 
 NADH 
ubiquinona
NADH + 5H+N + Q → NAD+ + QH2 + 4H+P
 
Qual é a ordem dos carregadores de e-?
Experimento 1
 
( 
 
Como o NADH do citosol entra na 
mitocôndria?
 
Como o NADH do citosol entra na 
mitocôndria?
Lançadeira do malato-aspartato Lançadeira glicerol 3-fosfato
Fígado, rim e coração Músculo esquelético e encéfalo
 
Lançadeira do malato-aspartato
Fígado, rim e coração
 
( )
 
Complexo II:
Succinato
desidrogenase
 
 FADH2 
ubiquinona
 
Reação 6 – desidrogenação
 
 
 
Complexo III: Ubiquinona-citocromo 
c oxirredutase
 
 
 
Qual é a ordem dos carregadores de e-?
Experimento 1
 
Complexo IV:
Citocromo
oxidase
 
 
2 CITc (reduzido) + 4H+N + ½ O2 → 2 CITc (oxidado) + 2H+P + H2O
 
Redução de O2 por 4 e- envolve centros redox 
que carregam apenas 1 e- por vez
não há liberação dos intermediários
(ex: peróxido de hidrogênio)
espécies muito reativas que danificam os 
componentes celulares
Espécies reativas de oxigênio (ROS)
 
 
 
● Passagem de e- dos complexos I e II ao QH2
● Passagem de e- de QH2 ao complexo III
Espécies reativas de oxigênio (ROS)
 
 
Em baixos níveis:
AVISO a célula sobre baixo suprimento de O2
Ajustes metabólicos
 
# Formação:
1) mitocôndrias não estão produzindo ATP 
(falta ADP)
alta força próton-motriz
alta razão QH2/Q
2) alta razão NADH/NAD+ na matriz
Estresse Oxidativo
 
 
 
 
FORÇA PRÓTON-MOTRIZ
NADH + 11H+N + ½ O2 → NAD+ + 10H+P + H2O
 
MODELO QUIMIOSMÓTICO
Reações enzimáticas que envolvem:
1) reação química
2) processo de transporte
ACOPLAMENTO QUIMIOSMÓTICO
SÍNTESE 
MITOCONDRIAL DE ATP
FLUXO DE ELÉTRONS 
NA CADEIA 
RESPIRATÓRIA
 
MODELO QUIMIOSMÓTICO
Reações enzimáticas que envolvem:
1) reação química
2) processo de transporte
ACOPLAMENTO QUIMIOSMÓTICO
SÍNTESE 
MITOCONDRIAL DE ATP
FLUXO DE ELÉTRONS 
NA CADEIA 
RESPIRATÓRIA
AUSÊNCIA DE SUBSTRATO 
OXIDADO
DNP
 
Desacoplamento
Tecido marrom é rico em UCP-1
 
Desacoplamento
O desacoplamento evita a passagem de prótons pela ATP sintase 
dissipando a energia do gradiente em calor
 
ATP SINTASE
ADP + Pi ATP
 
ATP SINTASE – FO
 
ATP SINTASE – F1
 
ATP SINTASE – F1
 
CATÁLISE ROTACIONAL
 
CATÁLISE ROTACIONAL
Nº DE PRÓTONS 
bombeados para for a por 
par de e-
10 para NADH
6 para FADH2 (succinato)
 
CATÁLISE ROTACIONAL
Nº DE PRÓTONS 
bombeados para for a por 
par de e-
10 para NADH
6 para FADH2 (succinato)
Nº DE PRÓTONS para 
possibilitar a síntese de 1 
ATP
4 (1 usado para transporte 
de Pi, ATP e ADP)
 
CATÁLISE ROTACIONAL
Nº DE PRÓTONS 
bombeados para for a por 
par de e-
10 para NADH
6 para FADH2 (succinato)
Nº DE PRÓTONS para 
possibilitar a síntese de 1 
ATP
4 (1 usado para transporte 
de Pi, ATP e ADP)
Razão P/O 
2,5 NADH
1,5 succinato
 
ATP SINTASSOMO
 
HIPOXIA E PROTEÍNA INIBITÓRIA
AVC ou ataque cardíaco
IF1
Impede que ATP sintase hidrolise ATP
(ativa em pH < 6.5)
POR QUE?
 
 
 
A fosforilação oxidativa ocorre 
permanentemente?
 
A fosforilação oxidativa ocorre 
permanentemente?
Regulação pela quantidade de ADP
Controle pelo aceptor
ESTUDO DIRIGIDO
Exercícios: 
1. Sabe-se que o bombeamento de 10 prótons exige geralmente cerca de 200 
kJ/mol, e que a formação de 1 mol de ATP requer cerca de 50 kJ.
a) Quantos NADH precisam ser oxidados para gerar 1200 kJ/mol?
b) Quantos mols de ATP serão formados pela oxidação destes NADH?
2. Em relação à oxidação de um mol de FADH2:
a) Quantos prótons são bombeados para fora? Quanta energia é usada para 
isso?
b) Quantos mols de ATP são formados?
3. Faça uma tabela de cada reação da glicólise e ciclo de Krebs que produz 
NADH ou FADH2 e relacione com o número de ATPs formados.
4. A rotenona é um pesticida inibidor da transferência de elétrons do centro 
Fe-S do complexo I à ubiquinona. Como fica o estado de cada carregador 
nestas condições, oxidado ou reduzido?
5. Em que circunstâncias ocorre a formação de espécies reativas de oxigênio 
(ROS)?
AULA ATIVA
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
1) A fosforilação oxidativa é limitada quando: 
a) [NADH]/[NAD+] é alta.
b) [NADH]/[NAD+] é baixa.
c) [ATP]/[ADP] é alta.
d) [ATP]/[ADP] é baixa.
2) A antimicina, bloqueia a transferência de e- do citocromo b ao 
citocromo c, portanto ela age no: 
a) Complexo I
b) Complexo II
c) Complexo III
d) Complexo IV
3) A deficiência de cobre em recém nascidos pode impedir a produção 
de ATP porque: 
a) Inibe a reação terminal da cadeia de transporte de elétrons.
b) Inibe a reação inicial da cadeia de transporte de elétrons.
c) Inibe a ATP sintase.
d) Inibe o transporte de NADH para o interior da mitocôndria.
4) O uso de oligomicina, um inibidor da porção Fo da ATP-sintase: 
a) Acarreta um acúmulo de prótons no espaço intermembranas.
b) Inibe a captação de oxigênio.
c) Favorece o acoplamento quimiosmótico.
d) Favorece o transporte de prótons da ATP-sintase, inibindo apenas sua 
síntese.
5) A produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) está associada a: 
a) Ausência de ADP.
b) Estresse oxidativo.
c) Condições de hipoxia.
d) Disfunção mitocondrial.