Bioquímica- Fosforilação oxidativa

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• Introdução: 
 
➢ A fosforilação oxidativa ou cadeia 
transportadora de elétrons consiste na oxidação 
de enzimas; 
➢ A membrana externa da mitocôndria é 
permeável a pequenas moléculas e a íons. Já a 
membrana interna é impermeável (inclusive ao 
H+); 
➢ Na membrana interna há os complexos I, II, III, 
IV, ADP-ATP-translocase e ATP-sintase. 
 
 
 
➢ Os elétrons são passados pela cadeia 
ocorrendo a liberação gradual de energia (o que 
garante a formação de ATP); 
➢ Nos eucariotos o processo ocorre na membrana 
interna da mitocôndria e nos procariotos, na 
membrana plasmática; 
 
➢ Há 3 classes de moléculas transportadoras: 
 
- Flavinas; 
- Citocromos; 
- Ubiquinonas (coenzima Q); 
 
• Cadeia transportadora (exemplificação): 
 
➢ O processo se dá por liberação de energia 
gradual: 
 
 
 
➢ Exemplo de molécula transportadora 
(Ubiquinona- Coenzima q): 
 
- O ciclo se inicia com a molécula 
totalmente oxidada, para poder receber 
elétrons; 
- Quando a ubiquinona recebe um elétron 
e 1 hidrogênio é chamada de 
semiquinona; 
- Quando recebe 2 elétrons e 2 
hidrogênios é chamada de ubiquinol 
(forma mais reduzida, podendo transportar 
elétrons); 
 
 
 
➢ A cadeia transportadora de elétrons é formada 
por 4 complexos: 
 
- Complexo I: NADH desidrogenase; 
- Complexo II: Succinato desidrogenase; 
 
 
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- Complexo III: Ubiquinona- citocromo C 
oxirredutase e citocromo C; 
- Complexo IV: citocromo oxidase; 
 
➢ O NADH entrega os elétrons para o complexo I: 
libera energia que é usada para transportar 4 
H+ da matriz mitocondrial para o espaço 
intramembranoso; 
➢ Esses elétrons são transportados para o 
complexo III, que libera energia e transporta 
mais 4 H+; 
➢ Os elétrons vão para o complexo IV, com a 
liberação de energia há mais 2 H+; 
➢ NADH: 10 H+ 
➢ O FADH2 libera seus elétrons no complexo II, 
que são transportados para o complexo III 
(havendo o transporte de 4 H+); 
➢ Esses elétrons chegam ao complexo IV e há 
mais o transporte de 2 H+; 
➢ FADH2: 6 H+ 
 
 
 
➢ Com a grande liberação de H+, o espaço 
intramembranoso fica concentrado, fazendo 
com que o H+ queira voltar para a matriz; 
➢ O que proporciona esse fluxo de H+ é a ATP 
sintase; 
 
 
 
➢ Para a formação de ATP é preciso 4 H+; 
➢ Saldo final: NADH – 2,5 ATP FADH2 – 1,5 
ATP; 
 
• Mecanismo quimiostático: 
 
➢ Com o fluxo de H+ através da membrana, uma 
força próton motriz é gerada; 
➢ Essa energia gerada é utilizada pela ATP 
sintase para fazer o ATP a partir de ADP e 
fosfato; 
➢ O espaço intermembranoso fica positivo (rico 
em H+) e a matriz é negativa, o que gera um 
gradiente elétrico e químico; 
 
 
 
 
• Funcionamento da ATP sintase: 
 
➢ Analogia: em uma hidrelétrica, a ATP funciona 
como a turbina que a água passa; 
➢ A ATP sintase possui uma parte F1 e uma F0 
(parte intramembranosa); 
➢ A ATP sintase tem uma porção gama (no meio) 
e 6 subunidades, 3 alfas e 3 betas; 
 
 
 
➢ Um dos dímeros não tem afinidade com o ATP 
então fica vazio, outro tem afinidade e fica com 
ATP e o último fica com o ADP e fosfato; 
➢ Toda vez que há o fluxo de 3 H+ para o espaço 
intermembranoso, a subunidade gama se 
movimenta, interagindo com o dímero que 
possui a interação com ATP; 
➢ Ao interagir com esse dímero, o ATP é liberado; 
 
 
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• Rendimentos: 
 
➢ Rendimento fermentação: 2 ATPs; 
 
➢ Rendimento respiração aeróbica: 30 a 32 
elétrons; 
 
- Essa diferença (30/32) se deve a perda 
de energia no transporte de elétrons 
através da membrana mitocondrial); 
 
➢ Esse transporte pode ocorrer de duas formas: 
 
Primeira forma: 
 
- O NADH que foi formado na glicólise, entrega 
seus elétrons para o oxalacetato, formando o 
malato (espaço intermembranoso); 
 
- O malato passa para dentro da mitocôndria, 
sendo oxidado até oxalacetato e sendo formado 
o NADH novamente; 
 
- Para regenerar o oxalacetato que foi usado, a 
enzima aspartato amino transferase é usada. A 
enzima pega o grupamento amino do glutamato 
e passa para o oxalacetato; 
 
- O oxalacetato com o grupo amino forma o 
aspartato e o glutamato sem o grupo amino 
forma o α- Cetoglutarato (que saiu quando o 
malato entrou); 
 
- O aspartato sai da mitocôndria e o glutamato 
entra; 
- O aspartato da aspartato amino transferase, 
que transfere um grupo amino do aspartato 
para o α- Cetroglutarato; 
 
- Há a formação de oxalacetato, que é reduzido 
em malato, reconstituindo o glutamato; 
 
 
 
Segunda forma: 
 
- O NADH entrega os elétrons para a diidroxiacetona, 
ocorrendo a formação do glicerol-3-fosfato; 
 
- O glicerol-3-fosfato sofre ação da glicerol-3-fosfato 
desidrogenase, formando o FADH2; 
 
- O FADH2 entrega os elétrons para a coenzima Q; 
 
 
 
➢ Diferenças no rendimento: 
 
 
 
 
 
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➢ Rendimento final: 
 
 
 
 
• Regulação coordenada: 
 
➢ Glicólise – é regulada em três pontos: 
 
- Hexoquinase: inibida pelo próprio produto, 
glicose-6-fosfato e ativada pelo fosfato; 
 
- Fosfofrutoquinase: ativada por altas 
concentrações de AMP e inibida por alta 
concentração de ATP e citrato; 
 
- Piruvatoquinase: ativada pelo ADP e inibida 
pelo ATP e NADH; 
 
➢ Conversão de piruvato em acetil-coA: 
 
- Complexo piruvato desidrogenase: inibido por 
acetil-coA, ATP e NADH e ativado por ADP, 
AMP e NAD+; 
 
➢ Ciclo de Krebs – regulado em três pontos: 
 
- Citrato sintase: inibida por citrato, por ATP e 
NADH e ativada por ADP; 
 
- Isocitrato desidrogenase: inibida por ATP e 
ativada por ADP; 
 
- Complexo α- Cetroglutarato desidrogenase: 
inibido succinil coA, pelo ATP e pelo NADH; 
 
➢ Fosforilação oxidativa: 
 
- Altos níveis de ADP e fosfato ativam a 
formação de ATP;