Fosforilação Oxidativa

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR
BQI 100 – BIOQUÍMICA FUNDAMENTAL
Fosforilação oxidativa
Mitocôndria
ATP sintase Membrana externa
Livremente permeável a 
pequenas moléculas e íons
Membrana interna
Impermeável a maioria das 
moléculas pequenas e íons, 
incluindo H+
Contém: 
•Transportadores de elétrons 
respiratórios (complexos I-IV)
•ADP-ATP translocases 
•ATP sintase (F0F1)
•Outros transportadores de 
membrana
Contém: 
•Contém complexo piruvato 
desidrogenase
•Enzimas do ciclo do ácido 
cítrico
•Enzimas da β-oxidação dos 
ácidos graxos
•Enzimas da oxidação dos 
aminoácidos
•DNA, ribossomos
•Muitas outras enzimas
•ATP, ADP, Pi, Mg+2, Ca+2, K +
•Muitos intermediários 
metabólicos solúveis
Matriz
Ribossomos
Canais de porina
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 de elétrons
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons
Complexo I (NADH ubiquinona oxirredutase)
Complexo I
Espaço 
intermembranas 
(Lado P)
Matriz(Lado N)Braço da 
matriz
Braço da 
membrana
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons
Complexo II
(Succinato desidrogenase)
Periplasma 
(lado P)
Cardiolipina
Ubiquinona
centro
Sitio de 
ligação ao 
substrato
Citoplasma (Lado P)
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons
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
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons
Complexo IV (Citocromo oxidase)
Espaço 
intermembranas
(Lado P)
Matriz
(Lado N)(substrato) (bombeado)
subunidade subunidade
Transportadores de 
elétrons
Ubiquinona
Ubiquinina (UQ)
(totalmente oxidada)
Radiical semiquinona 
(UQH.)
Ubiquinol (UQH2))
(totalmente reduzida)
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons
Citocromos
Protoporfirina sérica IX
(nos citocromos do tipo b)
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons- 
Transportadores de elétrons
Citocromos
Heme A
(nos citocromos do tipo a)
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons- 
Transportadores de elétrons
Citocromos
Heme C
(nos citocromos do tipo c)
Componentes da cadeia 
transportadora de elétrons- 
Transportadores de elétrons
Proteínas Ferro-enxofre
Proteína
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
Citocrom
o
Citocrom
o
Citocrom
o
Citocrom
o
Citocrom
o
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
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
Fosforilação Oxidativa
 Fosforilação do ADP em ATP utilizando a energia
liberada pelas reações de óxido-redução da cadeia
transportadora 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
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)
ATP sintase
Filamento de 
actina
Complexo Ni
Resíduos HisResíduos His
Avidina
Adenina nucleotídeo translocase e fosfato translocase
ATP/ADP =↑ ATP/ADP =↓
A produção de ATP acontece interligada a processos de transporte
Termogenina
Matriz Espaço 
intermembrana
Cit c
Calor
Proteína 
desacopladora 
(termogenina)
Proteína desacopladora na 
mitocôndria
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 
Glicólise 
Glicerol-3-
fosfato
Diidroxicetona 
fosfato
Matriz 
Glicerol-3-fosfato 
desidrogenase 
citosólica
Glicerol-3-fosfato 
desidrogenase 
mitocondrial
Circuito Glicerol-3-fosfato
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)
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
Bloqueadores do transporte de eletronsBloqueadores do transporte de eletrons
Rotenona (veneno peixe)Rotenona (veneno peixe)
AmitalAmital
Inibe enzimas com NADHInibe enzimas com NADH
(complexo I)(complexo I) Antimicina AAntimicina A
(inibe cit b - III)(inibe cit b - III)
Cianeto de potássioCianeto de potássio
Azida sódicaAzida sódica
Monoxido de carbomoMonoxido de carbomo
Espaço 
Intermembranas
Membrana 
mitocondrial 
interna
Matriz 
mitocondrial
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