Fosforilação oxidativa

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21/05/2021 Bioquímica Laura Miguez 75D 
FCMMG
@laurinhamiguez
Fosforilação oxidativa
Cadeia transportadora de elétrons oxidação das coenzimas
Componentes da mitocôndria
Membrana externa: é permeável a -
pequenas moléculas e a íons (H+)
Membrana interna: encontramos os -
complexos 1, 2, 3 e 4, que fazem parte da 
cadeia transportadora de elétrons, a 
ADP-ATP translocase, a ATP sintase e 
outras proteínas transportadoras de 
membrana
Matriz mitocondrial: complexo piruvato -
desidrogenase, as enzimas que estão no ciclo
de Krebs, as enzimas que estão envolvidas 
no processo de β-oxidação e oxidação de 
aminoácidos, DNA mitocondria, outras 
enzimas e moléculas como ATP e 
metabólicos intermediários.
Cadeia transportadora de elétrons
Os elétrons são transferidos -
através de uma cadeia, ocorrendo 
uma liberação gradual de energia 
nesse processo, essa liberação 
que permite a formação de ATP
Em eucariotos esse processo-
acontece na membrana interna da 
mitocôndria e em procariotos na 
membrana plasmática
3 classes de moléculas -
transportadoras: flavinas, citocromos, 
ubiquinonas (coenzima Q)
Os complexos 1, 2, 3 e 4 e -
a ATP sintase ficam localizados na mesma região, isso acontece 
devido as balsas lipídicas, pois embora nossa membrana seja um 
mosaico fluído, nas balsas é permitido que os componentes se 
movimentem sempre em conjunto, o que é importante para realizar 
a cadeia transportadora com eficiência
Descrição
O NADH chega para entregar seus elétrons, assim como o 
hidrogênio, para a flavina.. Nessa entrega ocorre uma liberação 
de energia. Quando a flavina entrega para a coenzima Q, 
também tem uma liberação de energia. Daí a coenzima Q 
entrega para a cadeia de citocramos, liberando energia. Na 
entrega de elétrons do citocromo para o oxigênio também 
tem liberação de energia. Ou seja, a energia é liberada de 
forma gradual
-
Molécula transportadora: ubiquinona (coenzima Q)
Quando a ubiquinona está totalmente oxidada ela pode 
receber elétrons e hidrogênio. Quando ela recebe um de cada 
ela passa a ser chamada de semiquinona. Porém, a ubiquinona 
pode receber até 2e- e 2H, chegando na sua forma 
totalmente reduzida, que é chamada de ubiquinol, nesse forma 
ela consegue transportar os elétrons
-
A cadeia é formada por 4 complexos
NADH desidrogenase 1.
Succinato desidrogenase2.
Ubq - citocromo C oxidorredutase & citocromo C3.
Citocromo oxidase4.
Quando o NADH entrega seus elétrons para o complexo 1, gerando 
liberação de energia que vai ser usada para transportar 4H+ da 
matriz mitocondrial para o espaço intermembranoso. Esses elétrons 
vão ser transportados para o complexo 3, pela coenzima Q, onde 
mais uma vez os essa entrega gera uma liberação de energia, que 
vai ser usada para transportar mais 4H+ da matriz para o espaço 
intermembranoso. Esses elétrons segue para o complexo 4, através 
do citocromo C, onde é entregue para o receptor final de elétrons 
(O2) no qual com a liberação de energia tem-se um transporte de 
2 H+ e a formação de H2O. Nesse processo são transportados 10 
H+
Já quando essa entrega acontece pelo FADH2, que vai entregar 
seus elétrons no complexo 2, que vão ser transportados para 
complexo onde irá ocorrer o transporte de 4 H+ da matriz para oo 
espaço intermembranoso. Esses elétrons vão ser transportados 
para o complexo 4 onde vai ter a liberação de mais 2 H+. Nesse 
processo são transportados 10 H+
Com esses processos, tem-se uma grande concentração de H+ no 
espaço intermembranoso, que vai querer retornar para matriz. Esse 
retorno vai acontecer pela ATP sintase e esse fluxo de H+ vai 
proporcionar a formação do ATP. Assim, quando a entraga é feita 
pelo NADH forma-se 2,5 ATPs já quando ela é feita pelo FADH2
são gerados apenas 1,5ATPs
Mecanismo quimiostático da geração de ATP
Quando os prótons são bombardeados através da membrana, eles 
geram uma força nomeada de força próton-motriz, ou seja, 
enquanto os elétrons se movem por meio de uma série de 
aceptores ou transportadores. ele gera um fluxo de prótons que da 
origem a essa força. A energia produzida a partir do retorno desses 
prótons para a matriz mitocondrial é que vai ser utilizada pela ATP 
sintase para fazer o ATP, a partir de ADP e fosfato (Pi)
A enzima ATP sintase possui 3 subunidades α, 3 β e 1 γ., formando 
3 dímeros de alfa-beta e a subunidade gama ao centro. A cada 3H+
que se movimentam, a subunidade γ também se movimenta, 
interagindo com o dímero e liberando 1 ATP. A subunidade que 
antes interagia com a γ passa a interagir com ADP e Pi, e o outro 
dímero que antes tinha ADP e Pi, muda sua afinidade formando 
ATP sem gasto de energia. Os dímeros possuem afinidades 
diferentes. 
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Nesse mecanismo, o H+ passa pela subunidade F0 que gera uma 
torção na subunidade γ que faz com que em F1 tenha uma uma 
alteteração estrutural que libera ATP
Rendimento
Na fermentação: 1 molécula de glicose → 2ATPs
Na respiração aeróbica: eucariotos → 30-32 ATPs
Perda de energia no transporte de elétrons através da membrana 
mitocondrial que separa a glicólise da cadeia transportadora de 
elétrons
O transporte pode acontecer de duas formas:
Transporte do poder redutor do NADH citosólico para dentro 
da matriz mitocondrial (fígado, rim e coração) → malato-
aspartato
1.
No espaço intermembranoso, o NADH, que foi formado na glicólise, 
entrega os elétrons para o oxalacetato, formando o malato, que 
entra na mitocôndria e é oxidado, formando o oxalacetato e liberando 
NADH, que não consegue passar pela membrana mitocondrial. O 
oxalacetato recebe o grupamento amino do glutamato e forma o 
aspartato, que sai da mitocôndria e que dá um grupamento amino 
para o alfa-cetoglutarato, formando o oxalacetato, que é reduzido em 
malato 
Transporte do poder redutor de NADH citosólico para dentro 
da matriz mitocondrial (músculo esquelético e encéfalo) → 
glicerol-fosfato
1.
O transporte para dentro da matriz é através da redução da 
diidroxiacetona-fosfato no espaço intermembranoso. O NADH entrega 
os seus elétrons para diidroxiacetona e ocorre a formação do 
glicerol-3-osfato, que vai sofrer a ação de uma enzima desidrogenase 
que vai oxidar o glicerol formando o FADH2 na membrana interna da 
mitocôndria, ele vai entregar seus elétrons para a coenzima 3, que 
transporta eles para o complexo 3
Diferença no saldo energético
No sistema malato-aspartato: ocorre a reconstituição do NADH 
dentro da matriz e o saldo energético é de 2,5 ATPs
-
No sistema glicerol-fosfato: o NADH é entregue através do 
FADH2 que tem o rendimento de 1,5 ATP
-
Revisando a formação de energia
A via glicolítica é dividida em 2 fazer: preparação (gasto de 2 ATPs) 
e pagamento (produção de 2 NADH e 4 ATPs), que tem um saldo de 
2 ATPs e 2 NADH
Na oxidação do piruvato (2) a AcetilCoA tem como saldo a formação 
de 2 NADH 
No ciclo de Krebs: onde se produz 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP (ATP), 
como uma molécula de glicose produz 2 AcetilCoA, logo o saldo é o 
dobro.
Logo, ao considerar a oxidação completa da glicose, temos um sado 
de 30 ou 32 ATPs (*depende de como entrou na mitocôndria -
NADH ou FADH2)
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Regulação coordenada da glicólise, ciclo do ácido cítrico (Krebs) e 
fosforilação oxidativa pelas concentrações de ATP, ADP e NADH
Glicólise: é regulada em 3 pontos. Na hexoquinase, que é inibida pelo 
seu próprio produto (glicose-6-fosfato) e ativada pelo fosfato, na 
fosfofrutoquinase (principal regulação) é ativada por altas 
concentrações de AMP e inibida por ATP e citrato, e na piruvato 
quinase, que é ativada pelo ADP e inibida por ATP e NADH.
Oxidação do piruvato em AcetilCoA: complexo piruvato 
desidrogenase é inibido pelo próprio produtio (AcetilCoA) e por ATP 
e NADH e é ativado por AMP, ADP e NAD
Ciclo de Krebs: 3 pontos de regulação. A enzima citrato sintase é 
inibidapelo produto (citrato) e por ATP e NADH e é ativada por ADP. 
Já a enzima isocitrato desidrogenase é inibida por ATP e ativada por 
ADP. Por último o complexo α-cetoglutarato desidrogenase, que é 
inibido pelo próprio produto (succinil-CoA), ATP e NADH
Fosforilação oxidativa: altos níveis de ADP e fosfato (Pi) ativam a 
formação de ATP.
As enzimas envolvidas no processo da glicólise e do ciclo de krebs 
são de irreversíveis
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