Fosforilação Oxidativa Síntese de ATP

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Fosforilação Oxidativa 
A síntese de ATP 
 Prof. Pedro Henrique Ferreira Marçal 
Síntese de ATP 
•  De que forma um grandiente de concentração de 
prótons se transforma em ATP? 
•  A transferência de e- libera e a força próton-motriz 
conserva energia livre suficiente (cercar de 200 kJ) 
por par de elétrons para impulsionar a formação de 
um mol de ATP (requer cerca de 50 KJ/mol); 
Síntese de ATP 
•  Qual é o mecanismo químico que acopla o fluxo de 
prótons com a fosforilação? 
 
O modelo quimiosmótico 
Síntese de ATP 
A e n e r g i a 
eletroquímica inerente 
à diferença de cargas 
através da membrana 
mitocondrial interna 
(força próton-motriz), 
impulsiona a síntese de 
ATP à medida que os 
p r ó t o n s f l u e m 
passivamente de volta 
à matriz através da 
ATP sintase. 
ATP Sintase 
•  Complexo enzimático da membrana 
mitocondrial interna que catalisa a 
formação de ATP a partir de ADP e 
Pi, acompanhada pelo fluxo de 
prótons do lado P para o lado N da 
membrana; 
•  Possui dois componentes distintos: 
F 1 ( p r o t e í n a p e r i f é r i c a d e 
membrana) e Fo (proteína integral de 
membrana). 
 
ATP Sintase 
•  A F1 tem 9 subunidades de cindo 
diferentes tipos, com a composição 
α3β3γδε; 
•  Cada uma das três subunidades 
βtem um sítio catalítico para a 
síntese de ATP; 
•  As subnidades β, podem assumir 
conformações diferentes (β-ATP, β-
ADP, β-Vazio). 
•  Subunidade β-Vazio ocorre com a 
interação da subunidade γ. 
•  O complexo Fo que compõe o poro 
de prótons é composto de três 
subunidades (a, b e c) 
ATP Sintase 
Catálise Rotacional 
•  Uma dada subunidade β, começa na 
conformação β-ADP, que liga o 
ADP e Pi do meio circundante; 
•  A subunidade agora muda de 
conformação, assumindo a forma β-
ATP, que se liga firmemente e 
estabiliza o ATP; 
•  Finalmente, a subunidade mudade 
para a conformação β-vazia, que 
tem baixa afinidade por ATP; 
•  O ATP recém-sintetizado deixa a 
superfície da enzima. 
Catálise Rotacional 
•  As mudanças conformacionais centrais a este 
mecanismo são desencadeadas pela passagem de 
prótons através da porção Fo da ATP-sintase; 
•  A corrente de prótons através do “póro” Fo, faz com 
que o cilindro de subunidade c e a subunidade γa 
ele encaixada rodem ao longo do eixo γ; 
Catálise Rotacional 
•  A subunidade γ passa através do centro esferóide 
α3β3 , e a cada rotação de 120°, γentra em 
contato com uma diferente subunidade β, e o 
contato força a subunidade β a tomar a 
conformação β-vazio;
•  As três subunidade β interagem de modo que, 
quando uma assume a conformação β-ADP suas 
vizinhas assumem β-ATP e β-vazio. 
•  Quantos prótons são bombeados para fora pela 
transferência de elétrons do NADH ao O2 e quantos 
prótons precisam fluir para dentro através do 
complexo FoF1 para proporcionar a síntese de ATP? 
•  Os valores consensuais para o número de prótons 
bombeados para for a por par de e- são 10 para 
NADH e 6 para succinato; 
•  O valor experimental mais aceito para o número de 
prótons requeridos para possibilitar a síntese de uma 
molécula de APT é 4; 
•  A razão para NADH é 2,5 e para succinato é 1,5; 
A força próton-motriz 
energiza o transporte ativo 
Lançadeira do malato-aspartato: 
fígado, rins e coração 
Lançadeira do glicerol 3-fosfato: 
músculo esquelético e encéfalo 
Regulação da Fosforilação 
Oxidativa 
•  Controle pelo Aceptor: A taxa de respiração (consumo 
de O2) nas mitocôndrias é estritamente regulada, 
sendo limitada pela disponibilidade de ADP como 
substrato para a fosforilação; 
•  Proteína Inibitória IF1: Quando uma célula está em 
hipóxia (ataque cardíaco, ou acidente vascular), a 
transferência de elétrons para o O2 fica mais lenta, 
da mesma forma que o bombeamento de prótons; 
•  A ATP-sintase pode operar reversamente, 
hidrolisando ATP para bombear prótons para for a 
(queda desastrosa nos níveis de ATP) 
Regulação da Fosforilação 
Oxidativa 
•  Isso é impedido pelo IF1 (inibidor protéico), que 
evita a atividade ATPásica; 
 
•  IF1 é inibitório apenas na sua forma dimérica 
(ph=6,5); 
•  Em falta de O2 a principal fonte de ATP é a 
glicólise, e o ácido pirúvico ou láctico formados 
diminuem o pH; 
Regulação da Fosforilação 
Oxidativa