bioquimica aula cadeia transportadora fosforilacao

Prévia do material em texto

*
*
Oxidação das coenzimas reduzidas
 A energia total inicialmente disponível na molécula de glicose foi utilizada para produção de pequena quantidade de ATP (2 ATP na glicólise e 1 GTP no ciclo de Krebs).
A maior parte da energia é conservada na forma de coenzimas reduzidas (NADH e FADH2)
*
As coenzimas reduzidas devem ser reoxidadas por duas razões:
Voltar a participar das vias oxidativas na forma de coenzimas oxidadas
É a partir da oxidação destas coenzimas que a energia nelas conservada pode ser aproveitada para sintetizar ATP.
Oxidação das coenzimas reduzidas
*
Cadeia de Transporte de elétrons
A estratégia adotada pela célula é transformar a energia armazenada nas coenzimas em um gradiente de prótons na mitocôndria e utilizar este gradiente para sintetizar ATP.
*
NADH
NAD+
4H+
Succinato
Fumarato
4H+
½ O2
H2O
2H+
NADH
NAD+
4H+
Succinato
Fumarato
4H+
½ O2
H2O
2H+
+ + + + + + + + 
+ + + +
+ +
+ +
_ _ _ _ _ 
_ _ _ _ 
_ _ 
_ _ 
_ _ 
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
3H+
ADP + Pi
ATP
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA DO ADP
*
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
*
Seletividade da membrana interna da mitocôndria
Membrana externa: livremente permeável a pequenas moléculas e íons
Membrana interna: seletiva – impermeável a íons e pequenas moléculas
Matriz mitocondrial: contém enzimas do ciclo do ácido cítrico, proteínas da cadeia respiratória, enzimas da oxidação de ácido graxos e aminoácidos
*
Os elétrons são transportados por quatro complexos
A oxidação das coenzimas reduzidas pela cadeia transportadora de elétrons processa-se na membrana interna da mitocôndria.
Estes transportadores agrupam-se em 4 complexos, designados complexos I, II, III, IV.
*
Complexos protéicos da 
cadeia de transporte de elétrons
*
O complexo I oxida o NADH, transferindo seus elétrons para a coenzima Q
 Este complexo também é chamado NADH-coenzima Q redutase
 Possui FMN e centros ferro-enxofre. A flavina mononucleotídeo (FMN) é um derivado da riboflavina capaz de receber 2 prótons e dois elétrons, passando à forma reduzida FMNH2 O doador de elétrons é o NADH. 
*
Complexo I
*
Centros ferro-enxofre
Formados por íons de ferro e enxofre
Transportam apenas elétrons. Não transportam prótons
Isto faz com que os prótons sejam excluídos, sendo transportados da membrana interna para o espaço inter membranas
*
Complexo II
Chamado de succinato-coenzima Q redutase
É uma segunda porta de entrada dos elétrons na cadeia respiratória
A succinato desidrogenase do ciclo de Krebs faz parte deste complexo.
*
Complexo II
Os elétrons são transferidos do succinato para o FAD, que se reduz a FADH2.
São então repassados para centros ferro-enxofre e então para citocromos b560.
Não é uma proteína transmembrana: não ocorre extrusão de prótons. Os prótons, que não são carregados pelos centro-ferro enxofre e citocromo são devolvidos à matriz mitocondrial.
*
Citocromos:
Transportadores de elétrons
*
A coenzima Q é o ponto de convergência dos elétrons provenientes do complexo I e complexo II 
A coenzima Q é uma quinona com uma longa cadeia lateral constituídas por cadeias isoprênicas.
Recebe dois prótons e dois elétrons passando à forma reduzida QH2
*
COENZIMA Q:
POSSUI CARACTERÍSTICAS HIDROFÓBICAS QUE PERMITEM SUA MOBILIDADE NA MEMBRANA LIPÍDICA
*
Complexo III
Coenzima Q-citocromo c redutase.
Possui dois citocromos b, centro Fe-S e citocromo c.
Participa com a extrusão de 4 prótons para o espaço intermebranas. 
*
*
Citocromo c
É uma proteína pequena situada na face externa membrana interna da mitocôndria.
Conecta os complexos III e IV.
*
Citocromo c
Matriz mitocondrial
Estrutura secundária do citocromo b
Fe+3 + 1e- <-> Fe2+
*
Complexo IV
Transfere elétrons para o oxigênio.
É chamado de citocromo c oxidase.
Contém dois citocromos do tipo a e dois íons cobre, que transportam elétrons alterando seus estados de oxidação de +2 para +1. 
Participa da transferência de 4 elétrons para a molécula de oxigênio, que se liga a dois prótons, formando água.
O complexo IV também participa da extrusão de 2 prótons para o espaço intermembrana. 
*
*
Cadeia transportadora de elétrons
A retirada de prótons da matriz mitocondrial contribui para o estabelecimento do gradiente de prótons.
*
GRADIENTE DE PRÓTONS 
*
Fosforilção oxidativa
A energia do transporte de elétrons é convertida em uma força próton motriz.
Teoria quimiosmótica: o transporte de elétrons é utilizado para bombardear prótons para o espaço intermembranas.
A membrana interna da mitocôndria é impermeável à prótons. Isto gera uma diferença na concentração de prótons dentro e fora da matriz mitocondrial. Adicionalmente a face voltada para a matriz fica mais negativa e a diferença de carga elétrica gera um potencial de membrana.
*
Força próton-motriz
O gradiente eletroquímico formado é chamado de força próton-motriz.
Constituída por dois componentes: O gradiente de pH e o gradiente elétrico.
O retorno dos prótons para o interior da mitocôndria é um processo espontâneo, a favor do gradiente eletroquímico.
Este retorno libera energia.
*
A síntese de ATP
Como a membrana interna é impermeável a prótons, estes só podem voltar à matriz e desfazer o gradiente através de sítios específicos na membrana interna, constituídos pelo complexo sintetizador de ATP: a ATP sintase.
*
A ATP sintase 
Compreende dois componentes: 
F1: contém os sítios de síntese de ATP
Fo: contém o canal através do qual os prótons retornam à matriz.
Matriz
Espaço intermembranas
O ATP é sintetizado quando os prótons retornam à matriz mitocondrial.
*
As três subunidades da ATPsintase podem assumir 
três diferentes conformações 
Estrutura do complexo F1 deduzida por
cristalografia e estudos bioquímicos
*
NADH
NAD+
4H+
Succinato
Fumarato
4H+
½ O2
H2O
2H+
NADH
NAD+
4H+
Succinato
Fumarato
4H+
½ O2
H2O
2H+
+ + + + + + + + 
+ + + +
+ +
+ +
_ _ _ _ _ 
_ _ _ _ 
_ _ 
_ _ 
_ _ 
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
3H+
ADP + Pi
ATP
Potencial
químico
pH
( alcalino interior)
Síntese de ATP
dirigida pela
força próton-
motriz
Potencial
elétrico

( negativo interior)
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA DO ADP
*
Estequiometria da síntese de ATP
NADH O2 = 10H+/2e-  10H+/4H+ = 2,5 ATP 
Succinato (FADH2) O2 = 6H+/2e-  6H+/4H+ = 1,5 ATP 
ADP + Pi + 3H+p  ATP + H2O + 3H+n
Adenina nucleotídeo e Pi translocase: 1H+
Produção de ATP na oxidação completa de glicose