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Cadeia Respiratória e Fosforilação Oxidativa CADEIA RESPIRATÓRIA • Também chamada de cadeia transportadora de elétrons • Série de reações em que as moléculas de NADH e FADH2, os quais foram gerados na glicólise e no ciclo de krebs, transferem os elétrons para o oxigênio FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA • Fosforilação do ADP formando ATP • Carboidratos, gorduras e aminoacidos -> oxidação -> produção de atp Lembrando da transferência de elétrons... • Glicólise – citoplasma • Acetil-CoA entra na matriz mitocondrial • Cadeia respiratória - membrana da mitocondria CADEIA RESPIRATÓRIA • Ocorre na membrana interna que é rica em proteinas • Complexo de 4 proteínas (complexo I, II – não é um complexo, mas uma única proteína-, III e IV) que transportam os elétrons até o oxigênio, formando água • Os elétrons são atraídos pelo oxigênio – sem oxigênio não há transferência de elétrons • Os íons H+ são atraídos pela carga negativa no interior das cristas e são bombeados para o espaço intermembranar. • NAD e FAD que carregam os elétrons até as proteínas da cadeia Carregadores de elétrons da cadeia respiratória • Complexos enzimáticos que possuem grupos prostéticos capazes de aceitar ou doar elétrons. • Esses complexos contém grupos aceptores de elétrons: • Fe+3 que ao receber e - forma Fe+2 • Fe-SH • Flavina (FMN) UBIQUINONA • Molécula que também carrega elétrons na membrana interna da mitocôndria. • Pode aceitar 2é Os elétrons vão passando “ de molécula para molécula” , dentro dos complexos enzimáticos, até chegar a molécula com mais afinidade que é o Oxigênio (O2 ) NADH -> complexo I -> ubiquinona (Q) -> complexo III -> complexo IV FADH2 -> complexo II -> ubiquinona (Q) -> complexo III -> complexo IV VIZUALIZANDO CADA UM DOS COMPLEXOS Complexo I – Complexo NADH-desidrogenase • Composto por 42 cadeias polipeptídicas. • Aceita 2 elétrons do NADH e os passa por meio de uma flavina (FMN) e de centros Fe-S para a ubiquinona formando ubiquinol. • Realiza a transferência de 4H+ da matriz para o espaço intermembranar quando passa o eletron da ubiquinona para o complexo 3 Complexo II – Succinato desidrogenase • É uma enzima do ciclo de Krebs que está liga a membrana interna da mitocôndria. • Oxida succinato em fumarato e fornece 2 elétrons para reduzir a ubiquinona em ubiquinol. • recebe 2é do FAD Complexo III – Complexo do citocromo b-c1 • Contém pelo menos 11 proteínas. • Aceita elétrons da ubiquinona e passa para o citocromo c. • bombeia 2H+ para o espaço intermembranar Complexo IV – Complexo da citocromo-oxidase • É uma proteína grande com 13 subunidades. • Transporta 4 elétrons do citocromo c para o O2 formando H2O. (4H + O2 = 2 H2O) CADEIA RESPIRATÓRIA E BOMBEAMENTO DE H+ • A energia está conservada na forma de um gradiente de prótons que se formou no espaço intermembranar (10 H+ ao total), isso gera a força eletromotriz • NADH e FADH2 não causam ao final do processo o bombeamento do mesmo numero de prótons para o espaço intermembranar GERAÇÃO DE ATP – ATPASE SINTASE • Os prótons retornam para a matriz via enzima ATPase sintase. • A medida que os H+ entram no canal promovem a rotação da porção transmembranar da ATPase. A energia mecânica produzida na rotação é convertida em energia química que leva a formação de ATP (slide 22 cadeia resp e fosforilação oxidativa estudar) Produto final da cadeia respiratória é H2O Produto final da fosforilação oxidativa é ATP TERMOGÊNESE • No tecido adiposo marrom encontrado em recém nascidos de mamíferos, animais que hibernam, as mitocôndrias usam o gradiente de elétrons para gerar CALOR e não ATP. • As mitocôndrias nesses tecidos possuem a TERMOGENINA na membrana interna. Proteína desacopladora. A energia é dissipada na forma de calor. INTERFERENTES ARTIFICIAIS DA CADEIA RESPIRATÓRIA (curiosidade) • Cianeto – se liga ao Fe+3 da citrocomo oxidase (inibindo o complexo III – sem produção de ATP - morte). • Oligomicina – Inibe a ATPase sintase das bacterias. Usada como antibiótico • 2,4-dinitrofenol (DNP) e FCCP – desacopladores – desfazem o potencial eletroquímicos. São moléculas hidrofóbicas que carregam prótons do espaço intermembranar para a matriz. COMO O NADH PRODUZIDO NA GLICÓLISE NO CITOSOL CONSEGUE ENTRAR NA MITOCÔNDRIA PARA DOAR SEUS ELÉTRONS? • Lançadeira do malato – aspartato (Gera 2,5 ATP por molécula de NADH) • Lançadeira do glicerol-3-fosfato (Gera 1,5 ATP por molécula de NADH, porque doa os elétrons já no complexo III sem passar pelo I.) REGULAÇÃO DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA • aumento de ADP ativação • diminuição de ATP • aumento de ATP inibição • diminuição de ADP • As quantidade de ADP, ATP, NADH, NAD+ regulam toda a oxidação da glicose, desde a glicólise até a cadeia respiratória ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO • São radicais livres extremamente reativos. •Podem causar danos ao DNA, membranas e proteínas. • O O2 pode receber um elétron e ficam com esse elétron sobrando formando um ânion superóxido ·O2 – • Defesas antioxidantes como glutationa peroxidase, superóxido dismutase atuam como antioxidantes.
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