Fosforilação Oxidativa parte II

Prévia do material em texto

Complexos multienzimáticos 
•  Os transportadores de elétrons da cadeia respiratória estão 
organizados em complexos multienzimáticos, presentes na 
membrana mitocondrial interna; 
Compelxo enzimático/proteína Grupo prostético 
I NADH desidrogenase FMN, Fe-S 
II Succinato desidrogenase FAD, Fe-S 
III Ubiquinona: citocromo c 
oxirredutase 
Hemes, Fe-S 
Citocromo C (não faz parte de um 
complexo – move-se livremente entre III 
e IV) 
Heme 
IV Citocromo oxidase Hemes, CUA, CUB 
Complexos multienzimáticos 
Complexos multienzimáticos 
•  Os e- do NADH passam através 
de uma flavoproteína a uma 
série de ptn-Fe-S (complexo I), e 
então para Q; 
•  Os elétros do succinato passam 
através de uma flavoproteína e 
vários centros Fe-S (complexo 
II) a caminho de Q; 
•  Glicerol 3-fosfato doa elétrons à 
uma flavoproteína (glicerol-3 
fosfato desidrogenase), de onde 
eles passam para Q; 
•  A Acil-CoA desidrogenase 
t r a n s f e r e e l é t r o n s à 
flavoproteína de onde eles 
passam a Q; 
Complexo I: NADH desidrogenase 
Possui uma flavoproteína ligada a FMN e pelo menos 6 centros Fe-S 
 
 
 
 
 
Cataliza simultanea e obrigatoriamente dois processos acoplados: 
 
(1)  a transferência para a ubiquinona de um íon hidreto do 
NADH e um próton da matriz: 
 
NADH + H+ + Q – NAD+ + QH2 
 
(2) a transferência de quatro prótons da matriz para o espaço 
intermenbranas 
 
Complexo I: NADH desidrogenase 
•  Bomba de prótons movida pela energia de transferência de 
elétrons; 
•  A matriz torna-se negativamente carregada e o espaço 
intermembranas, positivamente carregado. 
•  P (lado positivo da membrana interna - espaço 
intermembranas) e N (lado negativo – a matriz). 
Complexo I: NADH desidrogenase 
NADH + 5H+N + Q – NAD+ + QH2 + 4H+P 
Dado Clínico 
Amital (droga barbitúrica) 
Rotenona (inseticida) 
Piericidina A (antibiótico) 
 
Inibem o fluxo de elétrons dos centros Fe-S do 
complexo I para a ubiquinona 
 
Bloqueio da fosforilação oxidativa 
Única enzima do CAC ligada à membrana (Possui 4 
subunidades protéicas): 
Complexo II: succinato desidrogenase 
•  A e B: estendem-se no interior da 
matriz (3 centros 2Fe-2S, FAD, sítio 
de ligação para o succinato); 
•  C e D: proteínas integrais de 
membrana (grupo heme b e um sítio 
de ligação para a ubiquinona); 
Transferência de elétrons do succinato até 
a ubiquinona. 
•  Grupo heme b: está aparentemente for a da via direta 
de transferência de elétrons; redução da frequência 
de escape de elétrons para evitar a formação de 
espécies reativas do oxigenio (H2O2 e radical 
superóxido); 
•  Mutação nas subunidades do complexo II próximas 
do heme b ou sítio de ligação da quinona 
(Paraganglioma): Condição hereditária caracterizada 
por tumores benignos na cabeça e pescoço. 
Dado Clínico 
 
Outros substratos para as desidrogenases mitocondriais também 
transferem eletrons para a ubiquinona 
 
Acil-Coa Graxo 
A acil-Coa desidrogenase (a primeira 
enzima da β oxidação) transfere os 
elétrons para a f lavoproteína 
transferidora de elétrons (ETF). A 
partir daí, os elétrons passa para Q 
via ETF:ubiquinona oxidorredutase. 
Glicerol 3-fosfato 
 
Doa elétrons para uma flavoproteína 
(glicerol 3-fosfato desidrogenase) na 
superfície externa da membrana 
mitocondrial interna, dela elas 
passam para Q; 
 
Manutenção do reservatório de ubiquinona reduzida; 
 
A QH2 é oxidada pelo complexo III 
 
Acoplamento da transferência de elétrons do ubiquinol (QH2) para o 
citocromo c com o transporte de 4 prótons da matriz para o espaço 
intermembranas; 
 
 
 
Complexo III: Complexo dos citocromos bc1 
Complexo III: Complexo dos citocromos bc1 
Complexo III: Complexo dos citocromos bc1 
 
•  O citocromo c é uma proteína solúvel do espaço 
intermembranas. Após seu único heme aceitar um 
elétron do complexo III, ele move-se em direção ao 
complexo IV para doar o elétron para um centro de 
cobre nuclear. 
Complexo III: Complexo dos citocromos bc1 
CICLO Q 
•  Transporta dois elétrons do citocromo c para o oxigênio 
molecular, reduzindo-o a H2O; 
•  3 subunidades críticas para a função 
Complexo IV: Citocromo Oxidase 
Subunidade I 
 
2 grupos heme (a e a3) 
1 íon cobre (CUB) 
 
Formam o segundo centro 
binuclear que aceita e- do 
heme a e os transfere para 
o O2 ligado ao heme a3 
Subunidade II 
 
2 íons cobre complexados 
com grupo –SH (cisteína) – 
centro binuclear (CUA) 
Subunidade III 
 
Essencial, mas o papel não 
foi definido. 
•  A transferência de elétrons ocorre do citocromo c para o 
centro CUA, do heme a para o heme a3-centro CUB e, 
finalmente, para o O2. 
Complexo IV: Citocromo Oxidase 
Resumo do fluxo de e- e H+ pelos 4 
complexos da cadeia respiratória 
•  Os e- alcançam Q pelos complexos I e II. QH2 funciona como transportador 
móvel de elétrons, tranferindo-os para o citocromo c (complexo III). O 
complexo IV transfere os e- do citocromo c reduzido para o O2. O fluxo de e- 
pelos complexos I, III e IV, é acompanhado por fluxo de prótons da matriz 
para o espaço intermembranoso. Lembrar que ácidos graxos também podem 
transferir e- para Q. 
Energia da transferência de elétrons é 
conservada no gradiente de prótons 
•  A transferência de dois elétrons do NADH, através 
da cadeia respiratória, para o oxigênio molecular 
pode ser descrita como: 
NADH + H+ + ½ O2 -------- NAD+ + H2O 
•  A variação de energia livre padrão (ΔG) dessa 
reação é -220 KJ/mol (reação muito exergônica). 
Energia da transferência de elétrons é 
conservada no gradiente de prótons 
•  A energia eletroquímica inerente a diferença na 
concentração de prótons e separação de cargas 
representa uma conservação temporária de grande 
parte da energia de transferência de elétrons (força 
próton-motriz);