QBQ0230 – 2010Aula 9

Cadeia de Transporte de ElétronsFosforilação Oxidativa

Regina L. Baldinibaldini@iq.usp.br

bloco 12 inferior, sala 1211

• Conjunto de processos onde a célula

consome O2 e produz CO2

• Energia capturada de:

� carboidratos

� lipídeos

� aminoácidos

• Três estágios

� produção de acetil CoA

� oxidação de acetl CoA

�Transporte de elétrons e fosforilação oxidativa

Respiração celular Estágio 1: produção de

acetil CoA

Estágio 2: oxidação de acetil CoA

• Geração de

muitos

ATPs

• Membrana

interna da

mitocôndria

Estágio 3: Cadeia de transporte de e-

e fosforilação oxidativa

Fosforilação Oxidativa

• Elétrons de NADH and FADH2 são transferidos

para proteínas na cadeia de transporte de

elétrons

• Oxigênio é o aceptor final de elétrons (eucariotos

e muitos procariotos)

• A energia da oxidação é usada para fosforilar

ADP

Teoria Quimiosmótica

• Como fazer ADP + Pi = ATP , se a reação requer muita energia?

• Fosforilação do ADP não resulta da reação com um outro composto rico em energia

• Energia vem do fluxo de prótons a favor de um gradiente eletroquímico – membranas são necessárias

• O gradiente é estabelecido durante o transporte de elétrons

Membranas

• Fosforilação oxidativa acontece em

� membranas de bactéria

� Membranas internas da mitocôndria

� Membranas do tilacóide em cloroplastos

• Membrana deve ter proteínas que:

�Acoplam o fluxo de elétrons (favorável) com o fluxo de prótons (desfavorável)

�Acoplam o fluxo de prótons (favorável) à fosforilação do ADP (desfavorável)

Mitocôndria

• Gradiente de prótonsna membrana interna

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Cadeia de Transporte de elétrons - animação

• NADH � complexo I

� ciclo de Krebs (todos os intermediários, exceto succinato)

• FADH2� complexo II

� ciclo de Krebs: apenas succinato

Entrada de coenzimas reduzidas na cadeia de transporte de elétrons Complexo I

• Ubiquinona

redutase

• ~40 polipeptídeos

• Oxida NADH (matriz

mitocondrial)

• FMN, centros Fe-S

• Bomba de prótons:

4H+ para fora

• Inibido por rotenona

• Solúvel em lipídeo

• Aceita 2 elétrons e

pega 2 prótons da

matriz

• Transfere elétrons:

� do complexo I ao III

� do complexo II ao III

Ubiquinona (Coenzima Q)

• Mesma

enzima do

ciclo de Krebs

• Elétrons do

FADH2 para

ubiquinona

• Centros Fe-S

• Inibido por

malonato

Complexo II:succinato desidrogenase

Complexos I e II transferem elétrons para coenzima Q

• Recebe 2 elétrons de QH2

• Transfere 2 elétrons para 2 moléculas de citocromo c

• Centros Fe-S

• 4 H+

para fora

(só dois naQH2!!)

• Ciclo Q

• Inibido por antimicina A

Complexo III (complexo do citocromo bc1)

• Modelo de passagem de elétrons pelo complexo III

• Formação de radical QH.

• Permite o bombeamento de mais 2 prótons

Ciclo Q

• Proteína solúvel

• Espaço intermembrana

• Grupo heme com Fe (Fe3+, oxidado;

Fe2+, reduzido)

• Carrega 1 elétron do complexo III ao

complexo IV

Citocromo c• 13 subunidades

• Usa 4 elétrons do cit c para reduzir 1 O2

• Dois grupos heme, centros Cu e Cu-Fe

• 4 H+ para fora

• Inibido por cianeto emonóxido de carbono

Complexo IV(citocromo oxidase)

Complexo III

Complexo IV

membrana

“Respirassomo”?: complexos III e IV Fluxo de elétrons na cadeia respiratória

• Rotação do eixo

com a entrada do

próton

• Mudanças de

conformação

• Condensação de

ADP + Pi� ATP

• Inibida por

oligomicina

Fo-F1 ATPase ou ATP sintase

Fo-F1 ATPase

ou ATP sintase

Acoplamento da cadeia com a fosforilação

• Moléculas que carregam prótons para

dentro da mitocôndria

� Proteínas

– Tecido adiposo marrom

– Plantas

�Moléculas pequenas

– Dinitrofenol (DNP)

– FCCP

• Cadeia respiratória

funciona, mas energia

é perdida como calor

Desacopladores

• Translocases

de ATP/ADP

e Pi/H+

Como ATP vai para o citossol?

Lançadeira do malato-aspartato

• Fígado

• Rim

• coração

Como NADH do citossol pode ser oxidado na mitocôndria?

Lançadeira do glicerol-fosfato

• Músculo esquelético

• Cérebro

Como NADH do citossol pode ser oxidado na mitocôndria?

• Depende principalmente dos níveis de

substratos e produtos:

� razão ATP/ADP

� disponibilidade de NADH e FADH2

• Ação de proteínas desacopladoras.

Regulação da velocidade da cadeia

respiratória/fosforilação oxidativa

• Elétrons podem escapar da cadeia e

gerar espécies reativas de oxigênio

• Esses radicais podem causar danos em

membranas, proteínas e DNA

• Proteínas desacopladoras podem

controlar sua formação

Formação de radicais livres

(espécies químicas com elétrons desemparelhados)