Os Complexos da Cadeia Respiratória

Complexo I NADH Desidrogenase Transferência exergônica de um :H- (NADH) à ubiquinona Transferência endergônica de 4 prótons para o espaço intermembranas *:H- = 2 elétrons e 1 próton

Complexo II Succinato Desidrogenase

Complexo II Primeira enzima que catalisa a beta-oxidação dos ácidos geaxos

Ubiquinona ou Coenzima Q Quinona com uma longa cadeia lateral isoprênica Desempenha um papel central no transporte dos elétrons acoplado ao movimento dos prótons

Complexo III Ubiquinona:citocromo c oxidorredutase

Ciclo Q Uma molécula de QH2 reduz duas moléculas de citocromo Bifurcação do fluxo de elétrons da QH2 para os citocromos c1 e b, permitindo o bombeamento de prótons da matriz para o espaço intermembranas. A QH2 transfere um dos elétrons para a proteína Fe-S liberando dois prótons no espaço intermembranas e produzindo Q-. A proteína Fe-S reduz o citocromo c1, enquanto a Q- transfere os elétrons restantes para o citocromo b, produzindo uma Q oxidada. Q oxidada recebe o elétron novamente do citocromo b, revertendo-se à forma Q- No ciclo 2, outra QH2 reduzida, provinda do complexo I repete as etapas anteriores. Esse segundo elétron reduz a Q- produzido no primeiro ciclo, produzindo QH2 Para cada 2 QH2 que entram no ciclo Q, uma QH2 é regenerada

Ciclo Q Dois e- a partir de QH2 reduzem 2 moléculas de citocromo c e 4 H+ são translocados para o espaço intermembranas: dois do QH2 na primeira volta do ciclo e dois do QH2 na segunda volta

Complexo IV Citocromo Oxidase

Transferência dos Elétrons para o Oxigênio

ROS - Espécies reativas de oxigênio Doenças que podem ser vinculadas a lesão por ROS

Translocadores e Lançadeiras ADP ATP/ADP translocase : a mais abondante na mb : represente 15% do conteudo proteinico tatal da mb interna da mitocôndria ATP Pi Fosfato translocase : coadjuvente da nucleotídio translocase OH- Acidos dicarboxilicos (malato, succinato e fumarato, ...) A membrana interna da mitocôndria é impermeável a compostos com carga elétrica e íons Coenzima NADH/NAD+ e acetil-CoA. Sistemas transportadores na membrana interna para garantir o transporte e o acesso de metabólitos entre matriz e citosol. Pi ou Acidos dicarboxilicos Acidos tricarboxilicos (Citrato ou isocitrato) Malato piruvato Malato glutamato aspartato 2Na+ Ca++ Ca++

2Piruvatos + 2NADH + H+ + 2ATP + H2O Lançadeiras Citosol Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Piruvatos + 2NADH + H+ + 2ATP + H2O Como a membrana interna da mitocôndria é impermeável a NADH e NAD+, a oxidação destes compostos não pode ser feita diretamente pela cadeia de transporte de elétrons. Existe assim um “pool” mitocondrial de NADH e um pool cistosólico de NADH Elétrons transferidos para um composto citosólico, que transporta os elétrons para a matriz mitocondrial, onde é oxidado. O composto oxidado retorna ao citosol Sistema de Lançadeira. Existe diferente tipos de lançadeira. Malato-Aspartato e Glicerol-3-fosfato

Lançadeira Malato-Aspartato NADH citosólico reduz o OAA O malato penetra na mitocôndria, onde é oxidado Enzima que utiliza o NAD+ como coenzima. O OAA não atravessa a membrana interna Recebe o grupo amino do glutamato Aspartato. Aspartato sai da mitocôndria No cistosol é regenerado em OAA . A passagem do malato e aspartao através da membrana interna é efetuada via os translocadores (glutamato-Asp e de ácidos dicarboxílicos). A lançadeira malato-aspartato existe nas células cardíacas e hepáticas

Lançadeira Glicerol-3-fosfato A lançadeira glicerol 3 fosfato existe nos músculos esq. e no cérebro

O que você proporia para justificar a formação diferenciada de ATP a partir de NADH e FADH2 como substratos? Substratos Inibidores Bandas escuras Bandas claras Formação de ATP Q O2 NADH CN-, CO, NaN3 a, b, c -- Rotenona ou amital Antimicina A b FADH2 2 ATP/O Sim 3 ATP/O Ácido ascórbico a 1 ATP/O

ATP Sintase

ATP Sintase Localizada na membrana mitocondrial interna

Teoria Quimiosmótica Peter Mitchell Um gradiente eletroquímico impulsiona a síntese de ATP Transporte exergônico de H+ acoplado a síntese endergônica de ATP

Ciclo Catalítico da ATP Sintase Proposto por Paul Boyer T (Tenso) F (Frouxo) A (Aberto) A porção F1 sintetiza o ATP

Síntese de ATP ocorre em um ambiente hidrofóbico O gradiente de prótons fornece a energia necessária para liberar o ATP sintetisado da supefície da enzima

Trabalho Mecânico FoF1 ATP Sintase converte parte da energia quimiosmótica em trabalho mecânico Filamento de actina ligado a subunidade Fo mostrando sua rotação.

Importância do Gradiente de Prótons Um gradiente eletroquímico artificialmente imposto pode gerar a síntese de ATP na ausência de um substrato oxidável como doador de elétrons

Em resumo...

Desacopladores Consumo de oxigênio sem associação com síntese de ATP

Desacoplamento resulta em Calor Ocorre principalmente no tecido adiposo marrom Presente, principalmente, na região cervical de neonatos Proteína desacopladora (UCP, também conhecida como termogenina)

Regulação Integrada ATP Sintase regulada pela disponibilidade de ADP e Pi