AULA BIOQUIMICA - fosforilacao oxidativa

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CADEIA RESPIRATÓRIA:
TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
Disciplina de Bioquímica Metabólica
Profa. Dra. Ana Paula Landi Librandi
UNIP
Estágio 1 produção de acetil-CoA
Aminoácidos
Ácidos graxos
glicose
glicólise
Complexo da piruvato desidrogenase
Acetil-CoA
Metabolismo de Carboidratos
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Estágio 2 oxidação de acetil-CoA
Acetil-CoA
Transportadores de e- reduzidos
Ciclo do ácido cítrico
Qual o destino destes transportadores de e-?
Metabolismo de Carboidratos
A fosforilação oxidativa envolve a redução do O2 a H2O com elétrons doados pelo NADH e FADH2.
Transportadores de e- reduzidos
Estágio 3 transferência de elétrons e fosforilação oxidativa
Cadeia respiratória (transferência de elétrons)
Metabolismo de Carboidratos
Mitocôndria
Membrana externa
Membrana interna
Matriz
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A fosforilação oxidativa envolve a redução do O2 a H2O com elétrons doados pelo NADH e FADH2.
Cadeia transportadora de elétrons
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ATP SINTASE
 têm dois domínios funcionais: Fo e F1
 é um grande complexo enzimático presente na membrana mitocondrial interna.
 Catalisa a formação de ATP a partir do ADP e Pi acompanhado pelo fluxo de prótons.
 Também chamado de complexo V.
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 Com exceção da Coenzima Q, todos os membros são proteínas;
Funções:
Enzimas (desidrogenases)
Conter ferro como parte do centro Fe-S
Coordenação com anel de porfirina (citocromos)
Conter Cu (citocromo a + a3)
Formação de NADH
Complexo I: complexo da NADH desidrogenase.
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Complexo I: complexo da NADH desidrogenase.
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Complexo II: succinato desidrogenase.
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Coenzima Q: ubiquinona
- Elo entre as flavoproteínas e os citocromos
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Citocromos
Grupo heme: anel profirina + Fe 
Conversão reversível de Fe3+ para Fe 2+
Citocromo oxidase
(sítio de coordenação para O2 molecular)
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INIBIDORES DE SÍTIOS ESPECÍFICOS
BARBITURATO ROTENONA
MALONATO
ANTIMICINA A
CIANETO
CO
AZIDA SÓDICA
Carreadores antes do bloqueio: reduzidos
Carreadores depois do bloqueio: oxidados
Não há sintese de ATP
O fluxo de elétrons pelos complexos I, III e IV é acompanhado do fluxo de prótons da matriz para o espaço intermembranas.
 A energia de transferência dos elétrons é eficientemente conservada em um gradiente de prótons.
doador
receptor
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COMO UM GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO DE PRÓTONS É TRANSFORMADO EM ATP? 
 Hipótese Quimiosmótica: Mitchell
Um bombeamento de prótons pela cadeia respiratória, criando um fluxo da matriz para o citosol
 MMI impermeável a prótons e íntegra
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A membrana mitocondrial interna separa dois compartimentos de diferentes [H+], resultando em diferenças na concentração química (pH) e distribuição de cargas através da membrana. O resultado é a força próton-motora.
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Potencial químico pH (interior alcalino)
Potencial elétrico  (interior negativo)
Síntese de ATP dirigida pela força próton-motora
Espaço intermembranas
Matriz
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 A transferência de prótons através da membrana, produz tanto um gradiente químico (pH) como um gradiente elétrico ().
 A membrana mitocondrial interna é impermeável aos prótons;
 Os prótons podem reentrar na matriz apenas através de canais próton-específicos (Fo);
 A força próton-motora, que leva os prótons de volta para a matriz, fornece energia para síntese de ATP, catalizada pelo complexo F1, associado ao Fo.
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A fosforilação oxidativa tem 3 aspectos importantes:
Envolve o fluxo de e- através de uma cadeia de transportadores ligados à membrana;
A E livre está acoplada ao transporte dos prótons através da membrana interna;
O fluxo dos prótons fornece a E livre para síntese de ATP, catalisada pela ATP sintase, que acopla fluxo de prótons à fosforilação do ADP.
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ATP SINTASE
 têm dois domínios funcionais: Fo e F1
 é um grande complexo enzimático presente na membrana mitocondrial interna.
 Catalisa a formação de ATP a partir do ADP e Pi acompanhado pelo fluxo de prótons.
 Também chamado de complexo V.
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DESACOPLADORES DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA - UCPs:
Dissipam o gradiente de prótons ao trazerem novamente os prótons para as mitocôndrias, desativando a ATP sintase.
Ex: 2,4-dinitrofenol (DNP)
INIBIDORES DA ATP SINTASE
Oligomicina: 
acúmulo prótons externamente a mitocôndria
canal de prótons fica bloqueado: ligação ao domínio Fo.
SISTEMAS DE TRANSPORTE DE MEMBRANAS
SISTEMA DE TRANSPORTE ATP-ADP
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A membrana mitocondrial interna é impermeável a diversos compostos, inclusive o NADH gerado no citosol, por exe., na glicólise.
Pergunta: Como este NADH pode ser reoxidado a NAD+ pelo oxigênio via cadeia respiratória?
Dica: indiretamente e utilizando sistemas de transporte!!
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SISTEMAS DE TRANSPORTE DE MEMBRANAS
SISTEMA DE TRANSPORTE DE EQUIVALENTES REDUTORES
ENTRADA DO NADH DO CITOSOL PARA MATRIZ
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DEFICIÊNCIA HEREDITÁRIA DE FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Polipeptídeos – DNAmt (mitocôndria)
Alterações no DNAmt: mutações 10x que DNA nuclear
SNC, musculo esquelético e cardíaco, fígado, rins
Herança materna