Cadeia respiratória 2014

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Estágio final e máximo da oxidação dos átomos de carbono;
 Pouca produção de ATP; 
 Grande parte da energia conservada na forma de coenzimas reduzidas; 
Reoxidação de NADH e FADH2
Participar outra vez do processo
Emprego da energia conservada para produção de ATP
Fosforilação oxidativa
ADP + Pi → ATP energia derivada da oxidação
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Como aproveitar a energia liberada pela oxidação das coenzimas reduzidas: NADH e FADH2?
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Estratégia
Oxidação de compostos  elétrons com  potencial de transferência
	
coenzimas e- e- e- e- e- e- e- e- e- O2
		 
 cadeia transportadora de elétron
Força eletromotriz  gradiente de prótons - força próton-motriz
Força próton-motriz  potencial de transferência de fosforila
 
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Fosforilação oxidativa
Auge de uma série de transformações energéticas que são ditas RESPIRAÇÃO CELULAR.
1. 	Compostos carbonados são oxidados no CK  elétrons com  potencial de transferência
2. 	Força eletromotriz  numa força próton-motriz
3. 	Força próton-motriz  potencial de transferência de fosforila
 
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Fosforilação oxidativa
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Figura 1. Estrutura de uma mitocôndria
Mitocôndria
Endo-simbiose
organismo de vida livre capaz de executar a fosforilação oxidativa foi fagocitado por outra célula
DNA circular, membrana dupla
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(Adaptado de Alberts et al. The Cell. 4ed.)
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Figura 6. 
A glicólise ocorre no citosol, enquanto que as reações do ciclo do ácido cítrico e fosforilação oxidativa ocorrem na mitocôndria (Adaptado de Alberts et al. The Cell. 4ed.)
Segregação de vários passos 
na quebra da glicose nas células 
eucarióticas
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Figura 7. 
Piruvato e ácidos graxos são importados do citosol e convertidos em acetil CoA na matriz mitocôndrial. A acetil CoA é então oxidada para CO2 via ciclo do ácido cítrico, uma via central do metabolismo oxidativo. 
Metabolismo na matriz mitocondrial
(Adaptado de Alberts et al. The Cell. 4ed.)
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Figura 2. Distribuição das mitocôndrias no músculo cardíaco e na cauda do espermatozóide.
Localização das mitocôndrias: próximas aos sítios de alta utilização de ATP
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Figura 4. A membrana mitocondrial funciona como uma máquina capaz de converter uma forma de ligação química rica em energia em outra, mudando a principal parte da energia de oxidação do NADH ( e do FADH2) em energia de ligação do fosfato no ATP. 
A principal conversão de energia catalisada na mitocôndria 
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Figura 5. O ciclo é catalisado por uma série de quatro enzimas da matriz mitocondrial. Cada turno do ciclo encurta a cadeia do ácido graxo em dois carbonos (em vermelho), gerando uma molécula de acetil CoA, uma de NADH e uma de FADH2. 
Ciclo de oxidação dos ácidos graxos
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Figura 8. Metabolismo energético mitocondrial
(Adaptado de Alberts et al. The Cell. 4ed.)
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Figura 9. À medida que um e- de  energia passa ao longo da CTE, parte da energia liberada é usada para direcionar 3 complexos enzimáticos respiratórios que bombeiam H+ para fora da matriz. O gradiente eletroquímico de prótons, através da membrana interna, dirige H+ de volta através da ATP sintase - complexo protéico transmembrana que usa a energia do fluxo de H+ para sintetizar ATP a partir de ADP e Pi. 
Mecanismo geral 
da fosforilação oxidativa
(Adaptado de Alberts et al. The Cell. 4ed.)
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Figura 3. A energia proveniente da luz solar ou da oxidação dos alimentos é primeiramente utilizada para criar um gradiente eletroquímico de prótons através da membrana. Esse gradiente serve como estoque versátil de energia e é utilizado para dirigir uma série de reações nas mitocôndrias, cloroplastos e bactérias. 
Acoplamento 
quimiosmótico
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Figura 10. A ATP sintase
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Figura 11. Experimento demonstrando que a ATP sintase é dirigida pelo fluxo de prótons 
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Figure 12. Processo de transporte ativo direcionados pelo gradiente eletroquímico de prótons através da membrana mitocondrial interna
(Adaptado de Alberts et al. The Cell. 4ed.)
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Série de carreadores de elétrons atuando sequencialmente.
Muitos carreadores são proteínas integrais de membrana, com grupos prostéticos capazes de aceitar ou doar elétrons.
NAD, flavoproteínas, ubiquinona, proteínas contendo ferro (citocromos, proteinas centro ferro-enxofre)
Transporte de elétrons
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Figura 13. Estrutura do grupamento heme unido covalentemente ao citocromo c
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Figura 14. Estrutura de dois tipos de centros de ferro-enxofre
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Figura 15. Proteínas centro ferro-enxofre
Proteína
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NADH
NADH: Q oxidoredutase
I
Q
Q: citocromo c oxidoredutase
Cit c
III
Citocromo c oxidase
IV
Succinato: Q oxidoredutase
II
Figura 16. Sequência dos carreadores de elétrons na cadeia respisratória.
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Figura 17. O caminho dos elétrons através dos três complexos enzimáticos respiratórios
Complexo I
Complexo III
Complexo IV
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Figura 18. Complexo I, NADH desidrogenase, NADH Q:oxidoredutase 
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Figura 19. Estado de oxidação 
da coenzima Q
Coenzima Q – ubiquinona - quinona hidrófoba que se difunde rapidamente dentro da membrana
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Figura 20. Complexo II, Succinato Q:oxidoredutase 
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Citocromo c: proteína pequena, solúvel, que carreia e- do complexo III para o IV.
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Figura 21. A reação do O2 com elétrons na citocromo-oxidase
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Citocromo c oxidase: fixar o O2 entre os iontes Fe e Cu
Redução parcial - são formadas pequenas quantidades de superóxido e peróxido de hidrogênio
O2  O2-  O2-2 
 superóxido peróxido
	 espécimes reativas do oxigênio
Superóxido dismutase e catalase 
Presente em todos os organismos aeróbios
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Figura 22. Potenciais redox, medidos através da cadeia respiratória
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Potencial redox, de redução ou de óxido-redução
Potencial de transferência de elétrons
Potencial de redução negativo –  tendência de doar e-
Potencial positivo: pronto para aceitar e-
Liberação de energia livre
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INIBIDORES 
X 
DESACOPLADORES
 
DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
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