cadeia transporte eletrons

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CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Estágio final do metabolismo produtor de energia nos organismos aeróbios
 ocorre nas mitocôndrias
 receptores universais de elétrons:
* nucleotídeos de nicotinamida: NAD+ (transportador de elétrons hidrossolúvel que se associa reversivelmente com as desidrogenases)
* nucleotídeos de flavina: FMN ou FAD (fortemente ligado às flavoproteínas)
* Ubiquinona (Coenzima Q) 
* Citocromos
* Proteínas ferro-enxofre
O ferro está presente não no heme, mas associado a átomos de S inorgânico ou a átomos de S de resíduos de Cys da proteína, ou ambos
 participam na transferência de 1 é
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Nucleotídeos de flavina: FMN ou FAD
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COENZIMA Q
 pequena e hidrofóbica, se difunde livremente na camada lipídica da membrana mitocondrial interna
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CITOCROMOS
Proteínas que apresentam grupo prostético heme, o qual contém ferro.
 3 classes de citocromos 
a e b = proteínas integrais de membrana mit. interna
c = proteínas solúvel que se associa por meio de interações eletrostáticas com a superfície externa da membrana mit. interna
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 Os é fluem espontaneamente dos carregadores de E´º menor para os carregadores com E´º maior
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 Os transportadores de elétrons estão organizados em 4 complexos multienzimáticos:
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 A energia da transferência dos elétrons é conservada eficientemente em um gradiente de prótons (H+)
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 Como o gradiente de concentração de prótons é transformado em ATP ??
 Modelo quimiosmótico
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 2 componentes:
*Fo – proteína integral de membrana. Composta por ab2c10-12. Constitui o poro de prótons.
 
* F1 – proteína periférica. Composta por 33. Cada subunidade  apresenta 1 sítio catalítico para a síntese do ATP 
COMPLEXO DA ATP SINTASE
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COMO A ATP SINTASE FUNCIONA?
 Na superfície de F1 o ATP é estabilizado em relação ao ADP
 cada subunidade  da ATP sintase pode assumir 3 conformações diferentes:
			-vazia
			-ADP
			-ATP
 O gradiente de prótons comanda a liberação de ATP da superfície da enzima – catálise rotacional
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BALANÇO FINAL
? Quantos H+ são bombeados para fora através da transferência de elétrons de 1 NADH para o O2 e quantos H+ devem entrar através do complexo FoF1 para proporcionar a síntese de ATP??
NADH = 10 H+ bombeados------- 2,5 ATP
FADH2 = 6 H+ bombeados------- 1,5 ATP
Para sintetizar 1 ATP = 4 H+ (1 para transportar Pi, ATP e ADP através da membrana mitocondrial)
A FORÇA PRÓTON-MOTRIZ TAMBÉM ENERGIZA TRANSPORTE ATIVO DE SUBSTÂNCIAS
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LANÇADEIRAS
Transportam indiretamente o NADH citosólico para oxidação no interior da mitocôndria
 Lançadeira do glicerol 3-fosfato: músculo esquelético e cérebro
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 Lançadeira malato-aspartato: fígado, rim e coração
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REGULAÇÃO DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
A velocidade da respiração (consumo de O2) na mitocôndria é limitada pela disponibilidade do ADP como substrato para a fosforilação = CONTROLE PELO RECEPTOR
 relação ATP/ADP muito alta
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REGULAÇÃO DAS VIAS PRODUTORAS DE ENERGIA
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Cadeia de transporte de elétrons e síntese de ATP estão ACOPLADAS
 succinato: substrato oxidável
 cianeto, CO, antimicina A: inibidores do transporte de elétrons 
 A inibição do transporte de elétrons bloqueia a síntese de ATP
 A inibição da síntese de ATP bloqueia o transporte de elétrons 
 Venturicina e oligomicina: inibidores da ATP sintase 
 Certas condições (rompimento da mitocôndria) e reagentes químicos (DESACOPLADORES – 2,4dinitrofenol, ionóforos, termogenina) podem desacoplar a oxidação da fosforilação
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PRODUÇÃO DE CALOR POR MITOCÔNDRIAS DESACOPLADAS PELA TERMOGENINA NO TECIDO ADIPOSO MARROM
As mitocondrias possuem 3 classes de citocromos (a, b, c) que podem ser distinguidos pelas diferencas nos seus espectros de absorçao de luz.
Cada grupo heme consiste de 4 aneis com 5 atomos, contendo nitrogenio em uma estrutura ciclica chamada porfirina. Os 4 nitrogenios estao coordenados com um ion ferro central que pode estar na forma Fe+2 ou Fe+3
A estrutura do complexo III somente foi conseguida em 1998
Equação global do Ciclo Q=
QH2 + 2 citc (oxidado) + 2H+ interior Q + 2 citc (reduzido) + 4H+ exterior
QH2 é oxidado a Q e 2 moleculas de citc são reduzidas (citc aceita apenas 1 é)
Complexo IV:
Para cada 2 é que passam atraves deste complexo, a enzima consome 2 prótons da matriz (como substrato) convertendo o 1/2O2 em H2O. Ela tambem usa a energia dessa reacao para bombear 1 H+ para cada é transportado
Reação global:
2 citc (reduzido) + 4H+ interior + 1/2O2 2 citc (oxidado) + 2H+ fora + H2O
Mitchell usou a palavra quimiosmotico para descrever as reações enzimaticas que simultaneamente envolvem uma reacao quimica e um processo de transporte.
Uma predição da teoria quimiosmotica é que se o papel da transferencia de eletrons na sintese de ATP mitocondrial é apenas bombear protons pra criar o pontencial da forca proton-motriz, entao um gradiente de protons criado artificialmente deveria ser capaz de substituir a transferencia de eletrons pra dirigir a sintese de aTP. Essa predição foi confirmada experimentalmente.
Fo = sensível á oligomicina
Fo – proteína integral de membrana. Composta por ab2c10-12. Constitui o poro de prótons.
* F1 – proteína periférica. Composta por 9 subunidades de 5 tipos diferentes = 33
 A estrutura cristalina da FoF1 de levedura foi deduzida somente em 1999!
Catalise rotacional: a corrente de protons atraves do poro de Fo provoca a rotacao do cilindro de subunidades c e da subunidade gama a ele ligada. A subunidada gama atravessa o centro do esferoide 33 , que é mantido estacionário em relacao á superficie da membrana pelas subunidades b2 e delta. A cada 120º de rotação, gama entra em contato com uma subunidade beta diferente e esse contato força esta subunidade a assumir a conformação -vazia.
As 3 subunidades  interagem de tal modo que, quando um assume a conformação -vazia, sua vizinha de um lado deve assumir a forma -ADP e a outra vizinha a forma -ATP. Desse modo, uma rotação completa da subunidade gama provoca um mudança da subunidade  nas 3 conformações possiveis, e a cada rotacao completa, 3 ATPs são sintetizados e liberados da superfície da enzima.
A ATP SINTASE CONVERTE ENERGIA QUIMICA EM MECÂNICA
Lançadeira malato-aspartato: reversivel, o sentido da via depende das [NADH]
Lançadeira glicerol-3-fosfato: irreversivel, uma vez entregue os elétrons, não volta.
relação ATP/ADP muito alta. Quando aumenta a velocidade de algun processo que requer energia, a velocidade de transformacao do ATP em ADP e Pi aumenta, diminuindo o quociente ATP/ADP. Com mais ADP disponivel para a fosforilacao, a velocidade da respiracao aumenta, provocando a regeneraçao do ATP. Em resumo, ATP é sintetizado na mesma velocidade com que é consumido pelas atividades celulares que necessitam de fornecimento de energia.
 PRODUÇÃO DE CALOR POR MITOCÔNDRIAS DESACOPLADAS PELA TERMOGENINA NO TECIDO ADIPOSO MARROM : em rescem-nascidos e animais que hibernam