Aula 4 - CTe e Fosforilação Oxidativa

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Cadeia transportadora de elétrons 
e fosforilação oxidativa 
Universidade Federal de Mato Grosso 
Departamento de Química 
Curso de Bacharelado em Medicina Veterinária 
Bioquímica II 
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2013-1 
A mitocôndria: 
“usina de força” 
da célula 
Fosforilação oxidativa: 
Energia de oxidação 
direciona a síntese de ATP 
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Regeneração de NAD+ e FAD: 
cadeia transportadora de 
elétrons 
A mitocôndria 
CK: energia da oxidação do 
Acetil-CoA utilizada na 
produção de NADH e FADH2 
que são utilizados na 
fosforilação oxidativa 
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Produção aeróbica de ATP 
2013-1 
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Produção aeróbica de ATP 
O que acontece com os e- para regenerar as coenzimas? 
2013-1 
Como a oxidação das coenzimas libera 
energia para produção de ATP 
 Coenzimas reduzidas em processos catabólicos 
 NAD e NADP (reduzidas ou oxidadas) não atravessam a membrana mitocondrial 
interna 
 Fluxo de elétrons por diversos carreadores em sequência 
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Complexo I – NADH ubiquinona-oxidorredutase 
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IMPORTANTE 
 Transferência exergônica de íon 
hidreto para a ubiquinona (Q) 
 1 próton da matriz mitocondrial 
para Q 
 4 prótons para o espaço 
intermembrana (transporte 
vetorial) 
 Q transporta os e- recebidos para 
Complexo III 
 Algumas drogas atuam inibindo o 
fluxo de e- do complexo I para Q 
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Rotenona (acaricida e inseticida): inibidor do 
complexo I da cadeia respiratória 
 
“Pecuária orgânica” 
Pesca indígena 
Complexo II – Succinato desidrogenase 
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 Enzima do CK 
 Contém 5 grupos prostéticos 
Heme b 
3 centros 2Fe-2S 
FAD 
 Heme b evita “vazamento” 
de e- e a formação de EROs 
Outras via de transf. dos e- para Q 
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Via dos elétrons 
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Carreadores de e-: complexos multienzimáticos inseridos 
dentro da membrana mitocondrial interna 
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Ubiquinona (Coenzima Q) 
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Complexo III – Citocromo bc1 
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 Acopla a transferência de e- do QH2 para o citocromo c com o 
bombeamento de H+ 
 QP e QN sítios nos quais a ubiquinona pode ser mover 
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Complexo III – Ciclo Q 
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 Citocromo c aceita apenas 1 e-; proteína solúvel do espaço 
intermembrana 
 Acomoda a troca entre o carregador de 2 e- (Q) e os de 1 e- 
 QH2 oxidado a Q e 2 
moléculas de citocromo 
c reduzidas 
 Q = ubiquinona 
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Complexo IV – citocromo oxidase 
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 Redução de O2 pelos e
- do 
citocromo c 
 Centro binuclear cobre A 
(CuA) 
 Centro binuclear Fe-Cu (cit a3 e 
CuB) 
 Redução do O2 a peróxido O2
2- 
 Um e- de cada vez é transferido 
para o O2 
 Bombeamento de H+ 
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INIBIÇÃO POR CIANETO 
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Cadeia respiratória – 4 complexos 
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e- 
Glicerol-3P-desidrogenase 
e- 
FTE:Q oxidorredutase 
Onde está o ATP??? 
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 Energia da transferência de elétrons é conservada. Como? 
 Bombeamento de H+ para fora da matriz mitocondrial 
 Gera energia potencial química e elétrica. Como? 
 
Formação de gradiente eletroquímico 
2013-1 
Formação de gradiente eletroquímico 
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Energia do gradiente eletroquímico é utilizada para a 
síntese de ATP (bactérias aeróbicas, mitocôndrias e cloroplastos) 
(Matriz mitocondrial) (Espaço intermembrana) 
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Modelo quimiosmótico 
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 Energia eletroquímica no espaço intermembrana  síntese ATP 
matriz mitocondrial 
 Quimiosmótico = reações enzimáticas que envolvem simultaneamente 
uma reação química e um processo de transporte 
Força próton motriz 
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F1 
(Matriz mitocondrial) 
(Espaço intermembrana) 
F1-F0 ATPase ou ATP sintase 
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 Composta pelas subunidades 
Fo e F1 
 Rotação do eixo com a 
entrada do próton 
 Mudanças de conformação 
F1 
 Condensação de ADP + Pi 
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Síntese e liberação do ATP 
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Catálise rotacional – F1 
(Matriz mitocondrial) 
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A fosforilação oxidativa produz a maior parte do ATP 
fabricado nas células aeróbicas 
Transporte de ATP e ADP/Pi 
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Transportes essenciais à fosforilação oxidativa 
Efluxo líquido de 1 carga - 
Não há fluxo líquido de cargas 
ATP 
sintassomo 
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Regulação da fosforilação oxidativa 
 Presença de quantidade adequada de oxigênio 
(CTe-) 
 
Disponibilidade de substrato: 
 
Razão [ATP]/[ADP] 
Gradiente de H+ no espaço intermembrana 
 
Desacoplamento mitocondrial 
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 Moléculas que carregam prótons 
para dentro da mitocôndria 
Proteínas 
Tecido adiposo marrom 
(mitocôndrias - termogenina) 
Plantas 
Moléculas pequenas 
Dinitrofenol (DNP) 
FCCP 
 Cadeia respiratória funciona, 
mas energia é perdida como 
calor 
 Recém-nascidos e animais que 
hibernam 
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Destino do CO2 produzido e suprimento de O2 
para a produção de energia 
Anidrase 
carbônica 
Exalado 
Pulmões 
Anidrase 
carbônica 
Tecidos 
Tecidos 
Eritrócito (hemácia) maduro = NÃO tem mitocôndria 
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Hemácia (eritrócito) 
Sangue 
Célula hepática 
combustível 
Ciclo de 
Krebs 
Ácidos 
graxos 
Anidrase 
carbônica 
Destino do CO2 produzido e suprimento de O2 
para a produção de energia 
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Bibliografia recomendada para o estudo desta aula: 
 
Lehninger Princípios de Bioquímica. ALBERT 
LEHNINGER, DAVID L. NELSON, MICHAEL M. COX. 5a 
edição. Editora Sarvier, 2010. 
 
Introdução à bioquímica clínica veterinária. GONZÁLEZ, 
F.H.D., SILVA, S.C. Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2006. 
 
Bioquímica ilustrada. PAMELA C. CHAMPE, RICHARD A. 
HARVEY, DENISE R. FERRIER. 4ª edição. ArtMed, Porto 
Alegre, 2009.