Aula 7 - Fosforilacao Oxidativa
36 pág.

Aula 7 - Fosforilacao Oxidativa


DisciplinaNutrigenômica103 materiais663 seguidores
Pré-visualização2 páginas
Bioquímica da Nutrição
Fosforilação Oxidativa
Conceito
É uma via metabólica que utiliza energia produzida pela oxidação de nutrientes de forma aeróbica para produzir ATP.
Refere-se à fosfori- 			 lação do ADP em 					 ATP, utilizando para 						 isso a energia liber-					 tada nas reações 					 redox.
Conceito
Ocorre através da transferência de e- de doadores eletrônicos (agentes redutores) a aceitadores eletrônicos (agentes oxidantes) numa reação redox. 
As transferências de e- constituem estas reações redox, que se processam com liberação de energia, biologicamente aproveitável para a síntese de ATP.
Conceito
Ocorre na membrana das cristas mitocondriais. 
Nessa membrana existem várias proteínas integrais, chamadas de porinas, organizadas em grupos conhecidos como cadeia transportadora de elétrons. 
A CTE é constituída de 4 complexos proteicos presos na membrana interior da mitocôndria e são responsáveis por utilizar a energia dos e- que se movem em pares num gradiente energético.
Mitocôndrias
É basicamente formada por:
Membrana externa
Livremente permeável à pequenas moléculas
Espaço intermembranar
Membrana interna (cristas mitocôndriais) 
impermeável à maioria das moléculas e íons, incluindo o próton (H+).
Matriz mitocondrial
Onde ocorre o ciclo de Krebs, a \u3b2-oxidação e a oxidação de aminoácidos.
Membrana externa
Membrana interna
Espaço intermembranar
Matriz
Geração de Energia
A energia derivada do transporte de e- é utilizada para bombear prótons para o exterior da matriz mitocondrial.
Esta ação causa um acúmulo de prótons no espaço intermembranar.
Este processo é denominado quimiosmose e origina energia potencial sob a forma de:
Gradiente de pH 
Concentrações diferentes de prótons dentro e fora da mitocôndria
Potencial elétrico
Através da membrana.
A energia armazenada é utilizada pela ATP-sintase para produzir ATP.
Geração de Energia
Quimiosmose
A FO funciona utilizando reações químicas exergônicas para dar energia a reações endergônicas.
Os 2 tipos de reações funcionam acoplados, ou seja, um não ocorre sem o outro. 
O fluxo de e- através da CTE, desde doadores como o NADH a aceitadores como o O2, é um processo exergônico (liberta energia).
A síntese da ATP é endergônica (gasta energia).
Quimiosmose
A variação de energia livre associada à transferência de e- através de um dos 3 complexos corresponde a uma força motriz protônica capaz de fazer a síntese de ATP. 
Para cada NADH que se oxida, ou seja, para cada par de e- transportado pelos complexos I, III e IV, há a síntese de 3 moléculas de ATP.
Quimiosmose
É o movimento de H+ através da membrana que transfere energia da CTE para a enzima ATP-sintase.
Como a membrana interna da mitocôndria é impermeável a H+, estes só podem voltar à matriz e desfazer o gradiente através de sítios específicos da membrana interna. 
O transporte de H+ através desta é feita pelos complexos I, III e IV. 
A ATP-sintase utiliza a energia para sintetizar ATP a partir da fosforilação de ADP.
Moléculas Importantes no CTE
Coenzima Q
Pode existir em 2 formas:
Ubiquinona (oxidada, Q)
Ubiquinol (reduzida QH2)
 Citocromo
É um tipo de proteína de transferência eletrônica que contém pelo menos um grupo heme. 
Os íons de Fe se alternam entre o estado ferroso (reduzido, Fe2+) e férrico (oxidado, Fe3+).
Fosforilação Oxidativa
Formada por 5 complexos:
Complexo I
NADH-CoQ oxidorredutase
Complexo II
Succinato-Q oxidorredutase
Complexo III
Q-citocromo c oxidorredutase
Complexo IV
Citocromo c oxidase
Complexo V
ATP-sintase
Resumo do Funcionamento da CTE
Os complexos I e II catalisam a transferência de e- para a ubiquinona a partir de 2 doadores diferentes:
NADH (complexo I)
Succinato (complexo II)
O complexo III carrega e- da ubiquinona reduzida para o citocromo c, e o complexo IV completa a sequência, transferindo e- do citocromo c para o O2.
Resumo do Funcionamento da CTE
Resumo do Funcionamento da CTE
Complexo I
Também conhecido como NADH: ubiquinona-oxidorredutase e como NADH-desidrogenase.
É a primeira proteína na CTE.
O complexo I é uma enzima de grandes dimensões com formato de L, com um braço do L na membrana e outro estendendo-se para a matriz mitocondrial.
Complexo I
Catalisa 2 processos simultâneos e obrigatoriamente acoplados:
Transferência exergônica para a ubiquinona de 1 H+ do NADH e de 1 da matriz
Transferência endergônica de 2 prótons da matriz para o espaço intermembrana.
Ou seja, é um bombeador de prótons que utiliza a energia da transferência de e-.
Complexo I
Complexo II
Também conhecido como succinato-desidrogenase.
A única enzima do ciclo de Krebs que liga-se à membrana.
É menor e mais simples do que o complexo I.
Oxida o succinato a fumarato e reduz a ubiquinona. 
Não transporta H+ através da membrana e não contribui para o gradiente de prótons, pois liberta menos energia que a oxidação do NADH.
Complexo II
Complexo III
Também chamado de Ubiquinona-citocromo c oxidorredutase.
Acopla a transferência de e- do ubiquinol (QH2) para o citocromo c com o transporte de H+ da matriz para o espaço intermembranar.
O transporte de H+ é realizado através do deslocamento do complexo da margem da matriz para a margem do espaço intermembranar.
Complexo III
Complexo IV
Também conhecido como citocromo c oxidase.
É o último complexo proteico da CTE.
Catalisa a reação final da CTE, oxidando o citocromo c e transferindo e- para o O2, ao mesmo tempo que bombeia H+ através da membrana.
O aceitador final de e- é o O2 que é reduzido e recebe 2 H+ e transforma-se em H2O.
Complexo IV
Complexo V
Também conhecido como ATP-sintase.
É a enzima final na via da fosforilação oxidativa. 
Utiliza a energia armazenada num gradiente de H+ existente através da membrana para realizar a síntese de ATP a partir de ADP e Pi. 
Existem estimativas de serem necessários 2H+ para sintetizar um ATP.
Complexo V
Complexo V
Esta reação de fosforilação é um equilíbrio químico, que pode ser deslocado alterando-se a força motriz protônica. 
À medida que os H+ atravessam a membrana através do canal na base da ATP-sintase, o anel entra em movimento de rotação.
Se não existe uma força motriz, a reação da ATP-sintase prossegue da direita para a esquerda, havendo a hidrólise de ATP e o bombeamento de H+ para fora da matriz, através da membrana. 
Quando a força motriz é alta, a reação procede da esquerda para a direita, permitindo o fluxo de H+ no sentido do gradiente de concentração, produzindo ATP a partir de ADP.
FADH2
Entra na FO na CoQ repetindo as reações da CTE a partir do complexo III.
Com isso os e- doados pelo FADH2 transportam 2 H+ a menos que o NADH.
NADH Extramitocondrial
A via catabólica da glicólise também produz o NADH.
Porém estes são produzidos no citoplasma e não conseguem atravessar a membrana mitocondrial.
Mas conseguem lançar seus e- por canais próprios que entram na CTE a partir do complexo III.
Geração de ATP
A glicólise produz direto 2 ATPs e 2 NADH.
Cada NADH produzido na glicólise gera 2 ATPs.
2 x 2 = 4 ATPs
O ciclo de Krebs produz direto 2 ATPs, 8 NADH e 2 FADH2 .
Cada NADH produzido no ciclo de Krebs gera 3 ATPs.
8 x 3 = 24 ATPs
Cada FADH2 produzido no ciclo de Krebs gera 2 ATPs. 
2 x 2 = 4 ATPs
Balanço Energético Total
Balanço Energético Total
São gerados no total 36 ATPs:
Na glicólise são produzidas 2 moléculas de ATP
No Ciclo de Krebs, também apenas 2 moléculas de ATP.
Na Fosforilação oxidativa 32 moléculas de ATP.
Fosforilação Oxidativa
Radicais Livres
Embora a fosforilação oxidativa seja uma parte vital do metabolismo, produz espécies reativas de O2 tais como o superóxido e o peróxido de H, que induzem a propagação de radicais livres.
Estes danificam componentes celulares (proteínas e lipídios de membrana) e contribuem para processos de envelhecimento celular e outras patologias.
Pesquisa
1- Quais os radicais livres formados na FO?
Estrutura e formação.
2- Modo de ação dos