Fosforilação Oxidativa Parte I

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Fosforilação 
Oxidativa 
 
 
Prof. Pedro Henrique Ferreira Marçal 
Introdução 
•  A fosforilação Oxidativa é a culminação do 
metabolismo produtor de energia em organismo 
aeróbios; 
•  Todos o passos oxidativos na degradação de 
carboidratos, gorduras e aminoácidos convergem 
para este estágio final da respiração celular, onde a 
energia da oxidação governa a síntese de ATP. 
Introdução 
•  Nos eucariotos, a fosforilação oxidativa ocorre nas 
mitocôndrias e envolve a redução de O2 a H2O, com 
elétrons doados por NADH e FADH2; 
•  O NADH e o FADH2, formados na glicólise, na 
oxidação de ácidos graxos e no ciclo do ácido 
cítrico, são moléculas ricas em energia porque cada 
uma delas contém um par de elétrons com alto 
potencial de transferência; 
Mitocôndrias 
Sí#os	
  da	
  fosforilação	
  Oxida#va	
  nos	
  
eucariotos	
  
	
  
Possuem	
  duas	
  membranas;	
  
A	
  membrana	
  externa	
  é	
  prontamente	
  
permeável	
  a	
  moléculas	
  pequenas	
  e	
  a	
  
íons,	
   que	
   se	
   movem	
   livremente	
  
através	
   de	
   canais	
   transmembranas	
  
(porinas).	
  
	
  
Mitocôndrias 
A	
  membrana	
   interna	
  é	
   impermeável	
  
a	
  maioria	
   das	
  moléculas	
   pequenas	
   e	
  
a	
  íons,	
  incluindo	
  prótons	
  (H+);	
  
	
  
As	
   únicas	
   espécies	
   que	
   cruzam	
   a	
  
membrana,	
   o	
   fazem	
   através	
   de	
  
transportadores	
  específicos;	
  
	
  
A	
   membrana	
   interna	
   aloja	
   os	
  
componentes	
   da	
   cadeia	
   respiratória	
  
e	
  a	
  ATP-­‐sintase.	
  
	
  
Mitocôndrias 
A	
   matriz	
   mitocondrial,	
   delimitada	
  
pela	
   membrana	
   interna,	
   comtém	
   o	
  
complexo	
   da	
   PDH	
   e	
   as	
   enzimas	
   do	
  
CAC,	
  da	
  oxidação	
  de	
  ácidos	
  graxos	
  e	
  
aminoácidos;	
  
	
  
	
  
	
  
Mitocôndrias 
Fosforilação Oxidativa: Visão geral 
Teoria Quimiosmótica 
Fluxo	
   de	
   elétrons	
   a	
   parNr	
   de	
   NADH	
   e	
  
FADH2	
   para	
   o	
   O2,	
   através	
   de	
   complexos	
  
protéicos	
   localizados	
   na	
   membrana	
  
m i t o c o n d r i a l	
   i n t e r n a ,	
   l e v a	
   a o	
  
bombeamento	
   de	
   próntos	
   para	
   for	
   a	
   da	
  
matriz	
  mitocondrial.	
   
A	
  resultante	
  distribuição	
  mitocondrial	
  de	
  
prótons	
   gera	
  um	
  gradiente	
  de	
  pH	
  e	
  um	
  
potencial	
   elétrico	
   transmembranar	
   que	
  
cria	
   uma	
   força	
   próton-­‐motriz.	
   É	
  
sinteNzado	
   ATP	
   quando	
   os	
   prótons	
  
fluem	
   de	
   vo l t a	
   pa ra	
   a	
   ma t r i z	
  
mitocondrial	
   através	
   de	
   um	
   complexo	
  
enzimáNco.	
  
 
A	
  oxidação	
  de	
  compostos	
  energé#cos	
  e	
  a	
  fosforilação	
  do	
  ADP	
  estão	
  acopladas	
  por	
  um	
  
gradiente	
  de	
  prótons	
  através	
  da	
  membrana	
  mitocondrial	
  interna.	
  
 
Aceptores universais de elétrons 
•  A fosforilação Oxidativa começa com a entrada de elétrons 
na cadeia respiratória; 
•  A maioria desses elétrons surgem da ação de 
desidrogenases, que coletam elétrons das vias catabólicas e 
os canalizam para aceptores universais de elétrons: 
•  Nucleotídeos de nicotinamida (NAD+ ou NADP+); 
•  Nucleotídeos de flavina (FMN ou FAD) 
Dinucleotídeos de 
nicotinamida - adenina 
•  ziziziziz 
O NAD+ e o seu análogo NADP+, 
sofrem redução a NADH e 
NADPH, recebendo um íon 
hidreto (dois elétrons e um próton) 
de um substrato oxidável. 
Nucleotídeos de Flavina 
•  ziziziziz 
Os nucleot ídeos de Flavina 
recebem dois átomos de hidrogênio 
(dois elétrons e dois prótons), 
ambos aparecem no sistema de anel 
de flavina. 
Aceptores Universais de elétrons 
Nenhum desse nucleotídeos não podem 
atravessar a membrana interna da 
mitocôndria, mas os elétrons que carregam 
podem ser lançados através dela. 
Carregadores ligados à membrana 
•  A cadeia respiratória mitocondrial consiste de uma série de 
carregadores que agem sequencialmente, sendo a maioria 
deles proteínas integrais com grupos prostéticos capazes de 
aceitar e doar um ou dois elétrons; 
•  Em adição ao NAD+ e às flavoproteínas, outros três tipos 
de moléculas carregadoras de elétrons funcionam na cadeia 
respiratória: uma quinona hidrofóbica (ubiquinona) e dois 
tipos derentes de proteínas que contém ferro (citocromos e 
proteínas ferros-enxofre); 
Ubiquinona 
•  Também chamada de coenzima Q, 
o u s i m p l e s m e n t e Q , é u m a 
benzoquinona solúvel em lipídeos; 
•  É livremente difusível dentro da 
bicamada lipídica da membrana 
mitocondrial interna, movimentando 
equivalentes redutores entre outros 
carregadores de e-; 
•  Transferência na forma de um átomo 
de hidrogênio (H+ + e-). 
Citocromos 
•  Presença de grupos protéticos heme contendo ferro; 
•  Transferência direta de elétrons, com redução de Fe3+ a Fe2+; 
Proteínas ferro-enxofre 
•  Ferro associado a enxofre inorgânico ou enxofre de resíduos 
de cisteína; 
•  Transferência de elétrons se dá pela redução do Ferro; 
•  Na reação completa catalisada pela cadeia 
respiratória mitocondrial, os elétrons movem-se do 
NADH, do succinato ou de algum outro doardor 
primário através das flavoproteínas, ubiquinona, 
proteínas ferro-enxofre, citocromo e O2; 
 
Sequência determinada por métodos laboratoriais 
Receptores universais de elétrons