cadeia_transportadora_e_fosforilacao-2012

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1 Cadeia de Transporte de Elétrons 
e Fosforilação Oxidativa 
2 
Respiração Celular 
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
 
Oxidação dos átomos de carbono: 
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 24H+ + 24e- 
Redução do oxigênio molecular: 
6O2 + 24H+ + 24e- → 6H2O 
Fosforilação 
oxidativa x ao nível do substrato 
3 
Requisitos 
1. Oxigênio. 
2. Fluxo de elétrons do CK. 
Onde ocorre? 
5 
Matriz 
Membrana interna 
Cristas 
Membrana externa 
A Mitocôndria Mitoman 
6 
Tópicos 
1. Descrição dos componentes da cadeia respiratória, 
sua organização e o fluxo de elétrons. 
2. Descrição do complexo enzimático ATP sintase. 
3. Mecanismos que coordenam a fosforilação oxidativa 
às principais vias catabólicas. 
7 
Cadeia de Transporte de Elétrons 
Complexos multienzimáticos: contêm carreadores. 
 
Fluxo de elétrons através da cadeia e o movimento de prótons: e- 
participam da oxidação de + de 10 centros redox. 
8 
Componentes: carreadores de elétrons 
Componentes de proteínas com grupos prostéticos capazes de aceitar 1 ou 2 e- 
NADH e NADPH 
Flavoproteínas: FMN e FAD 
9 
Componentes: coenzima Q 
Possui e- e H+ → papel central 
no acoplamento do fluxo de e- 
e do movimento de H+ 
Benzoquinona 
Cadeia isoprenóide → Difusão através 
da membrana 
Plantas: plastoquinona (cloroplastos) 
Bactérias: menaquinona 
10 
Componentes: citocromos 
anéis estão covalentemente ligados 
ao citocromo por ligações tioéter 4 anéis de 5 membros contendo 
N em estrutura cíclica 
Porfirina 
Fe2+/Fe3+ 
Absorção 
luz visível 
hidrossolúvel 
interações 
eletrostáticas 
com a 
superfície 
externa MMI 
Grupo prostético 
Cadeia 
isoprenóide 
11 
Componentes: proteínas Fe-S 
Participam da 
transferência de 1 e-, 
sendo o átomo de Fe 
reduzido ou oxidado 
Centro Fe-S 2Fe-2S 
4Fe-4S 
12 
Fluxo da transferência de elétrons 
Elétrons fluem de carreadores com ↓ E’o (-) → ↑ E’o (+) 
depende da [forma oxidada] e da [forma reduzida] 
(equação de Nernst → força eletromotriz) 
13 
Componentes: complexos carreadores de e- 
NADH:ubiquinona 
oxidoredutase 
Succinato 
desidrogenase 
Ubiquinona:citocromo c 
oxidoredutase 
Citocromo 
oxidase 
lado positivo 
lado negativo 
(NADH desidrogenase) 
14 
Succinato desidrogenase 
Succinato Fumarato 
e- do succinato → FAD → centros Fe-S → Q 
Succinato desidrogenase: única enzima do CK ligada à membrana 
II 
15 
Componentes 
Quebra de 
TAG 
fluxo de e- flavoproteína 
16 
Lançadeira do Glicerol 3-fosfato 
formado na oxidação de 
TAG ou na glicólise 
redução 
Deslocamento de equivalentes redutores do citosol 
para a matriz no músculo esquelético e cérebro 
transferência de 
2 equivalentes 
redutores do NADH 
para DHAP 
transferência de 
2 equivalentes 
redutores do G3P até Q 
17 
transferência de 
2 eq. redutores do 
NADH para OA 
Malato é transportado pelo transportador malato-α-cetoglutarato 
transferência de 
2 eq. redutores do 
malato para NAD+ 
oxidado na CR 
OA é trasaminado 
a aspartato pelo 
glutamato que é 
convertido em 
α-cetoglutarato 
Aspartato é transportado pelo transportador glutamato-aspartato 
Aspartato é 
convertido em OA 
pela transaminação 
do α-cetoglutarato 
em glutamato 
Fígado, músculo 
cardíaco e rins Lançadeira do Malato-Aspartato 
18 
NADH:ubiquinona oxidoredutase 
NADH + 5H+N + Q → NAD+ + QH2 + 4H+P 
Catalisa 2 processos acoplados: 
 
- transferência de :H- (2e-) do 
NADH e 1H+ da matriz para Q 
- transferência de 4H+ para 
espaço intermembranas 
QH2 se difunde através da 
membrana para o complexo III 
I 
19 Ubiquinona:citocromo c oxidase 
III 
Transferência de e- do ubiquinol (QH2) para cit c e transporte de H+ para o espaço intermembranoso 
20 Citocromo oxidase 
IV 
21 
Fluxo da transferência de elétrons 
22 
Componentes 
23 
Tópicos 
1. Descrição dos componentes da cadeia respiratória, 
sua organização e o fluxo de elétrons. 
2. Descrição do complexo enzimático ATP sintase. 
3. Mecanismos que coordenam a fosforilação oxidativa 
às principais vias catabólicas. 
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ATP Sintase 
F1 
Fo 
matriz 
25 
ATP Sintase 
26 
Mecanismo de Boyer para Síntese de ATP 
27 
ATP Sintase 
Mecanismo de Boyer para Síntese de ATP 
28 
ATP Sintase 
29 
30 
Adenina nucleotídeo e fosfato translocases 
Força próton-motriz impulsiona o transporte ativo através da membrana mitocondrial 
Troca ATP por ADP 
Transporta 1H+ e 1H2PO4- 
4H+ são necessários para síntese de 
ATP, mas 1H+ é usado no transporte 
de ADP, ATP e Pi 
31 Estequiometria da síntese de ATP 
em função do consumo de O2 
xADP + xPi + ½ O2 + H+ + NADH xATP + H2O + NAD+ 
Razão P/O (ATP para ½O2) 
NADH: 10H+ bombeados para o espaço intermembranas / par e- 
 
Razão P/O = 10/4 = 2,5 (3) cada NADH → 2,5 ATPs 
Succinato: 6H+ bombeados para o espaço intermembranas / par e- 
 
Razão P/O = 6/4 = 1,5 (2) cada FADH2 → 1,5 ATPs 
Síntese de ATP: requer 4H+, dos quais 1 é necessário para transportar Pi, 
 ADP e ATP através da membrana. 
32 Balanço energético da oxidação 
completa da glicose 
33 
Cytosol 
Mitochondrion 
Glycolysis 
Glucose 
2 
Pyruvic 
acid 
2 
Acetyl- 
CoA 
Krebs 
Cycle Electron Transport 
by 
direct 
synthesis 
by direct 
synthesis 
by 
ATP 
synthase 
Maximum 
per 
glucose: 
2 
ATP 
2 
ATP 
30 
ATP 
32 
ATP 
Balanço energético da oxidação 
completa da glicose 
34 
Tópicos 
1. Descrição dos componentes da cadeia respiratória, 
sua organização e o fluxo de elétrons. 
2. Descrição do complexo enzimático ATP sintase. 
3. Mecanismos que coordenam a fosforilação oxidativa 
às principais vias catabólicas. 
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Velocidade de Consumo de O2 
Em resumo, o ATP é formado tão 
rapidamente quanto é usado nas atividades 
celulares que requerem Energia. 
•  Controlada pela [ADP] à aceptor de Pi 
•  A relação ATP/ADP controla a FO e CK 
•  [NAD+] respiração celular 
Controle respiratório da produção de ATP 
36 
Regulação do CK e da FO 
Processos de oxidação e fosforilação: 
•  são acoplados 
•  ocorrem simultaneamente 
 
37 
Desacopladores e Inibidores 
38 
Inibidores 
estimula respiração e FO 
bloqueia transporte de e- 
e, consequentemente, CR e FO 
estimula respiração e FO 
inibe ATP sintase e, 
consequentemente, CR e FO 
39 
Desacopladores e Inibidores 
40 
Desacopladores 
Ácidos fracos hidrofóbicos 
Alto pH interno causa 
dissociação do DNP 
Baixo pH externo causa 
ligação de H+ ao DNP 
Liberam H+ na matriz 
dissipando o gradiente de prótons 
Razão P/O diminui 
41 
Valinomicina 
(ionóforo) 
•  ↓ síntese de ATP 
•  ↑ consumo de O2 
•  liberação de calor 
•  ↑ gradiente de pH 
42 
Proteína 
desacopladora 
(UCP) 
Rota alternativa para a entrada de 
prótons na matriz → calor 
•  Recém-nascido 
•  Animais que hibernam 
•  Amadurecimento do fruto 
43 
Inibidores e Desacopladores 
desacoplador: inibe síntese de ATP 
estimula CR e FO 
inibe ATP sintase e, 
consequentemente, CR e FO 
44 
Sítio de Ação de Inibidores/Desacopladores 
DCCD 
Oligomicina 
Cianeto 
Azida 
CO 
Rotenona 
Hg2+ 
Gradiente 
de 
prótons 
Complexo I 
Complexo III 
Complexo II 
Succinato 
½O2 + 2H+ 
UQ UQ 
Citc 
H2O 
Antimicina 
2,4-DNP 
FCCP 
Complexo IV