Fosforilação Oxidativa

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

1 Fosforilação Oxidativa
Bioquímica para Enfermagem Prof. Dr. Didier Salmon MSc. Daniel Lima

2 Respiração Celular Fase aeróbia do catabolismo energético

3 ATP 1glicose Citosol ADP HQ 2 piruvato Matriz Mitocondrial

4 Oxidação da Glicose Menor parte do ATP produzido na glicólise
Maior parte na fosforilação oxidativa, energia proveniente de NADHs e FADH2s

5 Um pouco de história... Há muito tempo era conhecido um pigmento que também estava associado ao consumo de O2 MacMunn (Ingaterra, final do século XIX) – Pigmentos Respiratórios Hop Seiler, 1889 – Pigmentos descritos por MacMunn seriam contaminantes derivados da hemoglobina David Keilin, Presença ampla dos pigmentos de MacMunn na natureza Insetos (músculos torácicos de mosca (Gasterophilus)), vermes, plantas, leveduras, tecidos humanos, etc… Citocromos: Proteínas que tem o heme como grupo prostético Miohematina Histohematina

6 Microespectrofotômetro de Keilin

7 Pigmentos Respiratórios
Dando continuidade a seu trabalho, Keilin colava insetos, Galleria mellonella (uma mariposa), numa placa que colocava sob a luz forte de um microscópio, de maneira que o tórax do inseto ficasse voltado para cima. Sendo o tórax amarelo, as bandas pretas eram facilmente visualizadas. Os citocromos apresentam-se como fortes bandas escuras no estado reduzido, enquanto que no estado oxidado apresentam-se como bandas claras tornando-se praticamente invisíveis. Você pode prever se as bandas eram visualizadas, quando: a) o inseto permanecia em repouso. b) o inseto começava a vibrar as asas tentando voar. c) o inseto cessava de se mover e voltava ao repouso. d) o inseto em repouso era submetido a vapores de KCN.

8 Transportadores de Elétrons
Funcionam em complexos ordenados em série Podem ser determinados pelas cinéticas de suas oxidações Acréscimo de O2 após determinado tempo Redução dos transportadores % citocromo reduzido N2 + succinato Tempo (s) O2 b c1 c Doador e- Aceptor e- a +d

9 O transportador mais próximo do O2 solta seu elétron primeiro (D)
O mais distante é oxidado por último (B) Determinação da sequência dos transportadores de elétrons Succinato + N2 A B C D + O2 B C A D

10 Transportadores de Elétrons
Sequência pode ser determinada através da utilização de inibidores O2 % citocromo reduzido N2 + succinato Antimicina b c1 c a +d Tempo (s) % citocromo reduzido N2 + succinato cianeto ou CO a+d, c, c1, b Tempo (s) O2 Succinato + N2 Succinato + N2 D A C B D A C B Antimicina A + O2 KCN + O2

11 Transportadores de Elétrons
Sequência pode ser determinada através da utilização de inibidores

12 DPN = NAD+ DPNH2 = NADH + H+
NADH e O2 A oxidação de NADH está associada ao consumo de O2 (Lehninger) DPN = NAD DPNH2 = NADH + H+

13 Oxidação do NADH A oxidação do NADH só acontecia numa determinada fração celular...

14 Evidências... Havia uma determinada fração celular que era capaz de “consumir” (oxidar) o NADH. Nesta mesma fração celular existiam uns pigmentos (citocromos) que eram descritos como respiratórios. Tinham um comportamento diferente na presença de O2, onde eram oxidados e na presença de succinato se reduziam. Havia uma organela na celula que era capaz de oxidar os NADHs e FADH2s do ciclo de Krebs e que isso rendia ainda mais ATP que na via glicolítica

15 A Mitocôndria Membrana interna Membrana externa
Impermeável a maioria das pequenas moléculas e íons, incluindo H+. Componentes: Cadeia respiratória ADP-ATP trocador ATP sintase Outros transportadores Membrana interna Membrana externa Permeável a íons e pequenas moléculas ( daltons) Complexo piruvato desidrogenase Enzimas do ciclo de krebs Oxidação de ácidos graxos e aminoacidos ATP, ADP, Mg++, Ca++, K+

16 Mitocôndria de Músculo de Vôo de Inseto
A Mitocôndria Mitocôndria de Músculo de Vôo de Inseto Mitocôndria de Fígado de Mamíferos

17 Essência da Fosforilação Oxidativa
Complexo I Complexo II Complexo III Complexo IV

18 Os Complexos da Cadeia Respiratória

19 Potencial de Redução Ajuda a prever o movimento dos elétrons
Quando as substâncias estão conectadas por um fio de metal em um circuito elétrico os elétrons fluem da substância com o potencial de redução mais baixo para o com o potencial de redução mais alto. E°’= + O,770 V E°’= + O,159 V

20 TABELA DE E°’ (Volts)

21 Variação no pot. de redução e variação de energia livre

22 Os diferentes coenzimas da cadeia respirátoria têm um E° que vai crescendo durante o processo de transferência de elétrons, sendo o O2 o aceptor final de elétrons

23 Integrando Inibidores e Potenciais de Redução Padrão

24 Proteínas Importantes para a Transferência de Elétrons
Citocromos O ferro funciona como transportador de elétrons, variando seu estado de oxidação entre +2 e +3. Heme como Grupo Prostético

25 Proteínas Importantes para a Transferência de Elétrons
Aglomerados Fe-S Os aglomerados Fe-S sofrem reação de óxido redução sem liberar ou captar prótons Fe-S 2Fe-2S 4Fe-4S Um único íon Ferro coordenado em tetraedro com 4 sulfidrilas de 4 cisteinas da proteína Contém 2 atómos de Ferro e 2 sulfetos inorgânicos. Tais aglomerados são, geralmente, coordenados com 4 cisteínas 4 atómos de Ferro, 4 sulfetos inorgânicos e 4 cisteínas

26 Proteínas Importantes para a Transferência de Elétrons
Aglomerados Fe-S Fe-S 2Fe-2S 4Fe-4S Complexo III: centro de Rieske – 2 histidinas em vez das cisteínas Complexo I e II Complexo II: 3Fe-4S