10 Transporte de Eletrons e Sintese de ATP

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COMO AS CÉLULAS SINTETIZAM ATP ?
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
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SINTETIZAM ATP ÀS CUSTAS DA OXIDAÇÃO DE COENZIMAS – NADH E FADH2 
AS COENZIMAS SÃO PREVIAMENTE REDUZIDAS NO CICLO DE KREBS E NA BETA OXIDAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS (principalmente)
NA SÍNTESE DE ATP ESTÃO ENVOLVIDAS A CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E A ENZIMA ATP SINTASE 
AMBOS LOCALIZADOS NA MEMBRANA INTERNA DA MITOCÔNDRIA
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A CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E A ENZIMA ATP SINTASE ESTAO LOCALIZADAS NA MEMBRANA INTERNA DA MITOCÔNDRIA
2 um de comprimento e 5 um de diametro.
Eugene Kennedy and Albert Lehninger: complexos respiratórios e enzimas do Ciclo de Krebs e Oxidacao dos Acidos Graxos.
Membrana externa contem porina e membrana interna e altamente impermeavel.
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O Ciclo de Krebs e a oxidacao de acidos graxos só funciona em AEROBIOSE
Isto porque o Oxigênio é necessário para oxidar as Coenzimas NADH e FADH2
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Beta-oxidação de ácidos graxos
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A Oxidação das Coenzimas é feita pela CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS, localizada na membrana interna da Mitocôndria
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Na cadeia respiratoria, os eletrons fluem dos componentes com potencial de oxido-reducao mais negativo para aqueles mais postivos. 
Um agente redutor forte (como o NADH) tem a tendencia de doar eletrons e tem um potencial de reducao negativo, enquanto um agente oxidante forte (como o O2) esta pronto para aceitar eletrons e tem um potencial de reducao positivo.
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COMPONENTES DA CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
- NADH:Q oxidorredutase (I) *
 Succinato: Q-oxidorredutase (II)
 Q:citocromo c oxidorredutase (III) *
 Citocromo c oxidase (IV) *
 ATP-sintase
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CADEIA RESPIRATORIA: 3 bombas de protons
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COMPLEXO I: NADH-coenzima Q redutase
Contém cerca de 34 subunidades e massa de 880 kd
 
 
Primeira porta de entrada de elétrons na cadeia - NADH
O complexo I contem uma molecula de FMN que aceita dois átomos de hidrogênio. Contém também os centros ferro-enxofre, necessarios para a tranferencia de hidrogenios para a ubiquinona.
O fluxo de dois eletrons pelo complexo I leva ao bombeamento de 4 H+ para for a da mitocondria.
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Ubiquinona ou Coenzima Q
Isoprenóide não polar que se movimenta na membrana da mitocôndria transportando elétrons
A coenzima Q e ubiqua nos sistemas biologicos.
Ela pode aceitar hidrogenios tanto do FADH2 como da NADH-desidrogenase (complexo I)
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COMPLEXO II – denominado Succinato Coenzima Q oxidorredutase Contém 4 subunidades e massa de 140 kd
Segunda porta de entrada de elétrons na cadeia – FADH2
O complexo II e o elo fisico entre o ciclo de Krebs e a cadeia respiratoria.
O complexo II nao bombea protons para o espaco entre membranas.
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COMPLEXO III –Coenzima Q- citocromo c oxidorredutase
E um dimero e cada monomero contem 11 subunidades e massa de 250 kd
O fluxo de dois eletrons pelo complexo III leva ao bombeamento de 4 H+ para fora da mitocondria.
O complexo III contem os citocromos b, c1 e c. 
Cada citocromo contem um grupo heme.
O complexo III contem tambem centros ferro-enxofre.
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Complexo IV – Citocromo c oxidase, 
Contém cerca de 13 subunidades e massa de 160 kd
O complexo IV contem os citocromos a e a3 e contem tambem tres ions cobre
O fluxo de dois eletrons pelo complexo IV leva ao bombeamento de 4 H+ para fora da mitocondria.
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ATP-sintase
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ATP SINTASE
Formada por dois componentes: Fo – Canal por onde passam os prótons e F1 – Porção onde ocorre a catálise 
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ATP SINTASE
Peter Mitchel, 1961 –formulou a hipotese quimiosmotica, na qual a oxidacao e fosforilacao estao acopladas por um gradiente de protons.
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Síntese de ATP
Os prótons bombeados para fora da membrana interna da mitocôndria, VOLTAM para dentro da mitocôndria através de um canal representado pela ATP sintase
Ao voltar para dentro, ocorre liberação de energia que é utilizada pela ATP sintase para a síntese de ATP
Fosforilação oxidativa
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ATP sai da mitocôndria para o citoplasma através de um transportador 
Transportador de ATP
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Na passagem dos elétrons pelos transportadores da cadeia, prótons são bombeados para fora da membrana interna da mitocôndria
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CONTROLE RESPIRATÓRIO
O transporte de elétrons e a síntese de ATP são processos intimamente acoplados
Só há oxidação das coenzimas se houver síntese de ATP
ADP atinge concentrações limitantes na célula.
É o regulador dos dois processos
Quando ATP é consumido, ADP aumenta e há um estímulo dos dois processos.
Quando há muito ATP, há pouco ADP e os dois processos são mais lentos.
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Derivados toxicos do oxigenio molecular podem ser formados na ultima etapa da Cadeia Respiratoria.
Formas reativas do oxigenio (ROS, reactive oxygen species), como o anionte superoxido e o peroxido de hidrogenio sao formadas em quantidades pequenas.
ROS podem desencadear cascatas de oxidacao nas celulas, resultando em mutacoes e no aparecimento de doencas.
Os ROS sao destruidos pela superoxido dismutase e pelas catalases.
Anti-oxidantes naturais incluem ainda as vitaminas E e C.
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Rendimento Energético
Para 1 mol de NADH oxidado, a variação de energia livre permite sintetizar 3 moles de ATP
Para 1 mol de FADH2 oxidado, a variação de energia livre permite sintetizar 2 moles de ATP
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A Oxidação completa de 1 mol de GLICOSE a CO2 e H2O produz 38 moles de ATPs
IV- 10NADH e 2FADH2 pela cadeia e PO – 34 ATP
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Inibidores da Cadeia de transporte de elétrons
Complexo I – Rotenona (inseticida), Barbitúricos 			(hipnóticos, Amital)
Complexo II - Malonato
Ubiquinona (Coenzima Q) – não conhecido
Complexo III – Antimicina A
Citocromo c – não conhecido
Complexo IV – Cianeto, Monóxido de Carbono, Azida 			sódica, Ácido sulfídrico
Estes compostos param o funcionamento da cadeia, não há síntese de ATP e são potencialmente letais
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Inibidores da cadeia de transporte de elétrons
O bloqueio da Cadeia termina bloqueando a síntese de ATP
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Oligomicina – Liga-se a Fo e inibe a síntese de ATP
Oligomicina
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Desacopladores
Dissocia o transporte de elétrons do processo de síntese de ATP
DNP composto hidrofóbico que atravessa a membrana interna da mitocôndria e transporta prótons
Os prótons deixam de passar pela ATP sintase e pára a síntese de ATP
No passado, DNP usado como agente emagrecedor