Estudo Dirigido - Fosforilação Oxidativa

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UFCSPA 
CURSO DE MEDICINA 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA 
AD2025 
ARTHUR LUIZ SCHEEREN ROHR (TURMA B) 
 
ESTUDO DIRIGIDO – FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 
A fosforilação oxidativa é um processo que ocorre na membrana mitocondrial 
interna, e está acoplado ao transporte dos elétrons, provenientes do NADred e FADred, 
pela cadeia respiratória. 
1. Qual o nome da enzima que sintetiza ATP? Quais são os componentes desta 
enzima e qual a função de cada um destes componentes? 
 A enzima que sintetiza ATP chama-se ATP-sintase. O componente F1 possui o 
sítio ativo (subunidade β) e o componente F0 possui o canal de prótons (subunidade b2). 
2. Explique com suas palavras a teoria quimiosmótica de síntese de ATP 
abordando o fluxo de elétrons pela cadeia respiratória, o bombeamento de prótons 
H+, o gradiente eletroquímico de prótons H+, o retorno dos prótons para a matriz 
mitocondrial, a catálise rotacional (sítios “O”, “L” e “T”) e a necessidade dos 4 
prótons H+ para a síntese e a disponibilidade de ATP para a célula. 
 A hipótese quimiosmótica (hipótese de Mitchell) explica como a energia livre 
gerada pelo transporte de elétrons por meio da cadeia respiratória é utilizada para 
produzir ATP a partir de ADP + Pi. 
 O transporte de elétrons está acoplado à fosforilação do ADP pelo bombeamento 
de prótons através da membrana mitocondrial interna. Esses prótons são bombeados da 
matriz para o espaço intermembranas pelos complexos I, III, IV. Esse processo cria um 
gradiente elétrico e um gradiente de pH. A energia gerada por esse gradiente de prótons 
é suficiente para impulsionar a síntese de ATP. 
 Após os prótons serem transferidos para o lado citosólico da membrana 
mitocondrial interna, eles retornam à matriz mitocondrial, passando por um canal no 
domínio que atravessa a membrana F0 da ATP-sintase. Isso força a rotação de F0, ao 
mesmo tempo em que os gradientes elétrico e de pH são dissipados. A rotação de F0 
causa alterações conformacionais no domínio extramembrana F1, permitindo que ADP 
e P sejam ligados a este domínio, o ADP fosforilado em ATP. 
 Os protômeros idênticos β são distintos em seus estados conformacionais: O tem 
baixa afinidade por ATP e ADP + Pi, sendo cataliticamente inativo; L liga-se 
frouxamente aos ligantes e é cataliticamente inativo; T liga-se firmemente aos ligantes 
sendo cataliticamente ativo. Na primeira etapa o ADP + Pi ligam-se ao sítio L. A 
energia liberada pelo retorno dos prótons pelo componente F0 promove a rotação da 
subunidade γ e a consequente interconversão dos sítios: o sítio O torna-se L; o sítio L 
torna-se T e o sítio T torna-se O. Assim um ATP é sintetizado e outro é liberado do 
componente F1. 
3. Explique a produção de calor pelas mitocôndrias da gordura marrom 
 As mitocôndrias da gordura marrom possuem uma proteína denominada 
termogenina. Os prótons H+ retornam para a matriz mitocondrial pelo canal existente 
nesta proteína e não pelo canal da ATP-sintase. A energia do retorno produz calor. 
4. O que são agentes desacopladores? 
 Agentes desacopladores aumentam a permeabilidade da membrana mitocondrial 
interna a prótons. O transporte de elétrons funciona em alta velocidade, sem estabelecer 
um gradiente de prótons, de forma semelhante ao que ocorre com as proteínas 
desacopladoras (criam um ''vazamento de prótons", ou seja, permitem que os prótons 
retornem à matriz mitocondrial sem que a energia seja capturada como ATP). A 
energia produzida pelo transporte de elétrons é liberada como calor.