Fosforilacaooxidativa 30102017135220

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Aula:
Fosforilação oxidativa
Ministério da Educação
Universidade Federal de Viçosa
Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular
Cadeia de transporte de eletrons
Questões fundamentais para discussão:
➢ O que é a fosforilação oxidativa? Qual sua importância?
➢ Como ela acontece?
➢ Quais os produtos formados?
➢ Como ela é regulada? Quais são os problemas causados
pela falta de regulação desta via?
Fosforilação do ADP em ATP acoplado ao transporte
de elétrons do NADH e FADH2 para o O2 ;
O transporte de elétrons é realizado por enzimas e
uma série de carreadores de elétrons localizados na
membrana mitocondrial interna
Fosforilação oxidativa
Estágio final 
do 
catabolismo
Mitocôndria
Cadeia transportadora de elétrons
Componentes
Complexo I: NADH ubiquinona oxirredutase
Complexo II: Succinato desidrogenase
Complexo III: Complexo do citocromo bc1
Complexo IV: Citocromo oxidase
Transportadores/carreadores de elétrons
Carreadores de elétrons
▪NAD
▪Flavoproteínas (FAD)
▪Quinona hidrofóbica 
(Ubiquinona/CoenzimaQ)
▪Citocromos (Fe)
▪Proteínas Fe-S
Ubiquinina (UQ)
(totalmente oxidada)
Radiical semiquinona 
(UQH.)
Ubiquinol (UQH2))
(totalmente reduzida)
Carreadores de elétrons
▪Citocromos
Carreadores de elétrons
▪Centros Fe-S
▪2Fe2S de uma 
cianobactéria
Potenciais de redução padrão da cadeia respiratória e dos transpostadores de 
elétrons relacionados
Reação redox (meia reação)
NADH desidrogenase (FMN) NADH desidrogenase (FMNH2)
Citocromo
Citocromo 
Citocromo
Citocromo
Citocromo
Ubiquinona
Citocromo
Citocromo
Citocromo
Citocromo
Citocromo
Componentes protéicos da cadeia de transferência de elétrons mitocondriais
Complexo enzimático * Massa (Kda) Nºde subunidades Grupo(s) prostéicos(s)
I NADH desidrogenase
II Succinato desidrogenase
III Ubiquinona-citocromo c oxirredutase
Citocromo c
IV Citocromo c oxidade
Componentes da cadeia transportadora 
de elétrons
Componentes da cadeia transportadora 
de elétrons
Complexo I
Espaço 
intermembranas 
(Lado P)
Matriz(Lado N)Braço da 
matriz
Braço da 
membrana
Complexo I (NADH ubiquinona oxirredutase)
Complexo II
(Succinato desidrogenase)
Periplasma 
(lado P)
Cardiolipina
Ubiquinona
centro
Sitio de ligação 
ao substrato
Citoplasma (Lado P)
Complexo III (Complexo do citocromo bc1)
citocromo c1
Espaço 
intermembranas 
(Lado P)
Matriz
(Lado N)
(Lado N)
(Lado P)
citocromo c1
citocromo c
citocromo b
citocromo b
centro
Complexo III (Complexo do citocromo bc1)
CoQ (red.) + 2 citocromos c (oxi.) CoQ (oxi.) + 2 citocromos c (red.)
Δεº’= 0,190V | ΔGº’= -36,7 kJ.mol-1
Complexo IV (Citocromo oxidase)
Mecanismo
Complexo I e II transfererem e- para a 
Ubiquinona (Coenzima Q) móvel.
Complexo I bombeia 4 H+
Ubiquinona transfere para o Complexo III que recebe 1 
e- apenas. Contem citocromo (heme proteína) b e c1
Cit b serve para a reciclagem de e- junto com a Q 
ligada. Complexo III bombeia 2 H+
Cit c móvel transfere e- para o complexo IV que possui 2 
grupos heme (a e a3) e 2 cobres (CuA e Cu B). Formam-se 2 
H2O pelo fluxo de 4e
- e 4 H+ pela redução de 1 O2.
Complexo IV bombeia 4 H+
Citocromo c
Citocromo cubiquinona
Elétron 
de 
NADH
Elétron de 
FADH2
Transferência de elétrons e fosforilação 
oxidativa
NADH,
FADH2
(carregadores de 
elétrons reduzidos)
Cadeia Respiratória
(Transporte de elétrons)
Fosforilação Oxidativa
elétrons
ADP + Pi ATP
2H+ + ½ O2
H2O
Hipótese de Mitchell
1ª idéia: Os prótons são bombeados pela membrana
interna
2ª idéia: A síntese de ATP é dirigida por fluxo reverso de
prótons dirigido por um gradiente eletroquímico
3ª idéia: Transporte de componentes essenciais mediado
por proteínas carreadoras
4ª idéia: A membrana mitocondrial interna é impermeável
à ânions e cátions
Teoria quimiosmótica de Mitchell
Modelo quimiosmótico
Espaço 
Intermembranas
Succinato
Fumarato
Matriz
Potencial 
Químico
ΔpH
(interior 
alcalino)
Potencial 
Elétrico
ΔΨ
(interior 
negativo)
Sintese de ATP 
inpulsionada 
pela força 
motriz dos 
prótonsalino)
Fosforilação oxidativa
Fosforilação do ADP em ATP utilizando a energia liberada
pelas reações de óxido-redução da cadeiatransportadora de
elétrons.
Energia direcionada para criar um contragradiente de
prótons:
Força próton motriz
•Excesso de H+ fora da matriz mitocondrial
• Matriz com carga negativa
• Porção intermembrana carga positiva
• Membrana interna impermeável a H+ ATP sintase
ATP sintase
Filamento de 
actina
Complexo Ni
Resíduos His
Resíduos His
Avidina
ATP sintase
✓Movimento de prótons: necessário à liberação do ATP da ATP sintase
F0
Adenina nucleotídeo translocase e 
fosfato translocase
ATP/ADP = ATP/ADP =
A síntese de ATP depende de processos de transporte
Proteína
desaclopadora
na mitocôndria
Matriz Espaço 
intermembrana
Cit c
Calor
Proteína 
desacopladora 
(termogenina)
Circuito malato-aspartato
Espaço 
intermembrana
Matriz 
Malato 
Oxaloacetato
Glutamato 
α-cetoglutarato
Aspartato
Transportador 
Glutamato-
Aspartato
Oxaloacetato
Glutamato 
α-cetoglutarato
Aspartato
Malato 
Malato
desidrogenase
Malato
desidrogenase
Aspartato
desidrogenase
Aspartato
desidrogenase
Fígado, rins e coração
Circuito Glicerol-3-fosfato
Glicólise 
Glicerol-3-
fosfato
Diidroxicetona 
fosfato
Matriz 
Glicerol-3-fosfato 
desidrogenase
citosólica
Glicerol-3-fosfato 
desidrogenase
mitocondrial
Cérebro e 
músculo
Produção de ATP pela oxidação completa da glicose 
Processo Produto direto ATP final
Glicólise
Total por molécula de glicose
Oxidação do piruvato (dois por glicose)
Oxidação do Acetil-coA 
(dois por glicose)
(Citosólico)
(matriz mitocondrial)
(matriz mitocondrial)
* Dependente da lançadeira
Regulação fosforilação oxidativa
✓Disponibilidade de ADP (medida do estado 
energético da célula) 
✓Regulação se coordena com o metabolismo 
energético como um todo
Rotenona (veneno peixe)
Amital
Inibe enzimas com NADH
(complexo I)
Antimicina A
(inibe cit b - III)
Cianeto de potássio
Azida sódica
Monoxido de carbomo
Espaço 
Intermembranas
Membrana 
mitocondrial 
interna
Matriz 
mitocondrial
Bloqueadores do transporte de elétrons
Alguns agentes que interferem com a fosforilação oxidativa ou fotofosforilação
Tipo de interferência Composto Alvo/modo de ação
Inibição de transferência 
de elétrons
Inibição da ATP sintase
Desacoplamento da 
fosforilação da transferência 
de elétrons
Inibição da troca ATP-ADP
Cianeto
Monóxido de Carbono
Antimicina A
Inibem a citocromo oxidase
Bloqueia a transferência de elétrons do citocromo b ao citocromo c1
Previne a transferência de elétrons do centro Fe-S à 
subunidade ubiquinina
Inibem a citocromo oxidase
Mixotiazol
Rotenona
Amital
Piericidina A
Aurovertina
Oligomicina
Venturicidina
Valinomicina
Termogelina
Atractilosídio
Compete com QB pelo sítio de ligação no fotossistema II
Transportadores hidrofóbicos de prótons
Bloqueia o fluxo de prótons através da F0 e CF0
Inibi F0 e CF0
Inóforo de K+
Forma poros que conduzem prótons na membrana interna da 
mitocôndria
Inibe a adenina nucletídeo translocase
Produção e eliminação de radicais
superóxidos na mitocôndria
Retomandoas questões iniciais levantadas no 
início da aula:
➢ O que é a fosforilação oxidativa? Qual sua importância?
➢ Como ela acontece?
➢ Quais os produtos formados?
➢ Como ela é regulada? Quais são os problemas causados
pela falta de regulação desta via?