Fosforilação Oxidativa

Apresentação em tema: "Fosforilação Oxidativa"— Transcrição da apresentação:

1 Fosforilação Oxidativa
Prof. Rodrigo Alves do Carmo

2 As reações intermediárias do metabolismo produzem NADH+H+ e FADH2.
NADH e FADH2 doam um par de e’ a um conjunto especializado de transportadores denominados cadeia de transporte de elétrons (CTE).

3 Os e’ fornecem sua energia à medida que atravessam a CTE.
Esta energia é utilizada para produção de ATP a partir de ADP e Pi. Este processo é denominado fosforilação oxidativa.

4 O COOH CH-OH C-O-P CH2-O-P CH-OH CH2-O-P
Obs.: Fosforilação em nível do substrato é a formação de ATP a partir de um substrato portador de ligação rica em energia. 1-3-difosfoglicerato fosfoglicerato C-O-P CH-OH CH2-O-P O ADP ATP COOH CH-OH CH2-O-P

5 Mitocôndria

6 Membrana Externa: Membrana Interna:
Possui poros, sendo permeável a moléculas pequenas e íons. Membrana Interna: Impermeável a maioria das pequenas moléculas e íons (incluindo H+). Contém transportadores de e’ (complexos I a IV). ADP – ATP translocases. ATP sintase. Outros transportadores de membrana.

7 Matriz Mitocondrial: Complexo piruvato desidrogenase.
Enzimas do ciclo de Krebs. Enzimas da b-oxidação dos ácidos graxos. Enzimas da oxidação dos aminoácidos. Outras enzimas. DNA, ribossomos. ATP, ADP, Pi, Mg2+, Ca2+, K+ Muitos intermediários metabólicos solúveis.

8 Cadeia de Transporte de Elétrons
Cinco complexos enzimáticos: I, II, III, IV e V. Cada complexo recebe ou doa e’ para transportadores móveis, como coenzima Q e citocromo c. Ao final da cadeia os e’ combinam-se com O2 formando H2O. O complexo ATP sintase (também chamado de complexo V) catalisa a síntese de ATP.

9 Espaço Intermembrana Matriz I III II 4H+ 4H+ M. Mit. Interna 2H+ NAD+
Cit c I UQ III II IV NAD+ NADH + H+ Fumarato Succinato 1/2 O2 + 2H+ H2O Matriz

10 Complexo I  NADH até Ubiquinona (NADH:ubiquinona oxirredutase):
Complexo transmembrana que catalisa a transferência exergônica de um íon hidreto do NADH e um H+ da matriz para a ubiquinona (Coenzima Q) e a transferência endergônica de quatro prótons da matriz para o espaço intermembranoso. Possui uma flavoproteína ligada a FMN e seis centros Fe-S. NADH + 5 H+N + Q  NAD+ + QH2 + 4 H+P

11 Complexo II  Succinato até Ubiquinona (succinato desidrogenase):
Única enzima do ciclo de Krebs ligada à membrana. Possui FAD ligado e um centro Fe-S. FADH2 + Q  FAD + QH2

12 QH2 + 2 cit c1 (oxidado) + 2 H+N  Q + 2 cit c1 (reduzido) + 4 H+P
Complexo III  Ubiquinona até citocromo c (complexo dos citocromos bc1 ou ubiquinona - citocromo c oxidorredutase): Acopla a transferência de elétrons do ubiquinol para o citocromo c com transporte de quatro prótons da matriz para o espaço intermembranoso. QH2 + 2 cit c1 (oxidado) + 2 H+N  Q + 2 cit c1 (reduzido) + 4 H+P

13 Complexo IV  citocromo c até O2 (citocromo oxidase ou citocromo a + a3):
Transporta dois e’ do citocromo c para o oxigênio molecular, reduzindo-o a H2O. Para cada quatro e’ que passam através desse complexo, a enzima consome quatro “substratos” H+ da matriz convertendo o O2 em 2 H2O. 4 cit c (reduzido) + 8 H+N + O2  4 cit c (oxidado) + 4 H+P + 2 H2O

14 A Síntese de ATP Segue o modelo quimiosmótico proposto por Mitchell.
Força próton motriz  energia eletroquímica devido a diferença de concentração de prótons (gradiente químico) e da separação de cargas (gradiente elétrico) entre os dois lados da membrana.

15 A membrana interna da mitocôndria é impermeável aos prótons e eles podem voltar para a matriz somente através de canais específicos. A passagem dos prótons pelos canais fornece a energia para a síntese do ATP, catalisada pelo complexo ATP sintase (complexo V).

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17 Estequiometria do Acoplamento Quimiosmótico
São bombeados para o espaço intermembrana por par de e’ 10 prótons para NADH e 6 para o succinato (FADH2). Para a síntese de uma molécula de ATP são necessários 4 prótons. Cada NADH produz 2,5 ATP e cada succinato (FADH2) produz 1,5 ATP.

18 Oxidação Mitocondrial do NADH Citosólico
Lançadeira malato-aspartato: Localizada nas mitocôndrias do fígado, rins e coração. Cede os equivalentes redutores do NADH (via ubiquinona) para o complexo I  fornece energia para síntese de 2,5 ATP.

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20 Lançadeira do glicerol 3-fosfato:
Localizada nas mitocôndrias do m. esquelético e cérebro. Cede os equivalentes redutores do NADH (via ubiquinona) para o complexo III  fornece energia para síntese de 1,5 ATP.

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22 Intercâmbio de ATP e ADP entre Mitocôndria e o Citosol
A saída de ATP através da membrana mitocondrial interna acorre através de um carregador e acoplada à entrada de ADP. Não há gasto de energia, o processo chama-se difusão de troca facilitada e a enzima responsável por ele é a translocase.

23 Inibidores São substâncias que atuam sobre os complexos de proteínas impedindo o transporte de elétrons. Uma inibição indireta da fosforilação oxidativa ocorre devido a ação do heterosídio ATRACTILOSÍDIO que inibe a Translocase.

24 Desacopladores São substâncias que destroem o acoplamento existente entre o transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa. Em presença de desacopladores o transporte de elétrons se processa normalmente e a síntese de ATP está diminuída.

25 Termogenina (tecido adiposo marrom)  forma poros condutores de prótons na membrana interna das mitocôndrias do tecido adiposo marrom (via alternativa para passagem dos prótons)  dissipação da energia sob a forma de calor.

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27 Ação de alguns desacopladores
2,4 dinitrofenol Ácido 2,4 dinitrofenolato Base Conjugada Reage com os prótons no espaço intermembrana Reduz a  a diferença [H+]

28 Ação de alguns desacopladores
Gramicidina Valomicina ionóforos Geram um canal por meio do qual atravessam a membrana íons H+, K+ e Na+ Anula a  a diferença [H+]

29 Ação de alguns desacopladores
Oligomicina - liga-se ao pedículo da ATP-sintase - fecha o canal de H+ - impede a dissipação dos gradientes elétricos e de pH

30 A redução do O2, passa por etapas intermediárias em que são formadas espécies reativas de oxigênio (ROS).

31 Assim, as ROS são produtos naturais da cadeia de transporte de elétrons.
Aproximadamente 1% de todo o O2 consumido dá origem a espécies reativas de oxigênio.

32 As ROS podem ser geradas também nos complexos enzimáticos que possuem Fe-S, como complexo I e III.
Os elétrons individuais desses complexos podem reagir com O2, gerando O2-, H2O2 e OH-. A célula dispõe de proteção antioxidante, representada por enzimas (superóxido dismutase, catalase, glutation, peroxidase) e vitaminas (ácido ascórbico, a-tocoferol ou vitamina E).

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