Fosforilação OxidativaFosforilação Oxidativa

Prof. Rodrigo Alves do CarmoProf. Rodrigo Alves do Carmo

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).

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.

Mitocôndria

Membrana Externa: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.

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

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.

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

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

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

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

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.

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).

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.

Inibidores São substâncias que atuam sobre os complexos

de proteínas impedindo o transporte de elétrons.

INIBIDOR Local de Atuação

*Rotenona *NADH Complexo I *Amital *CoQ oxidada

*Antimicina A *Cit c oxidado Complexo III

*Cianeto *Cit a1e a3 oxidado Comp. IV *Monóxido de Carbono *Cit a1e a3 reduzido

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.

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.

Ação de alguns desacopladoresAção de alguns desacopladores2,4 dinitrofenolÁcido 2,4 dinitrofenolato

Base Conjugada

Reage com os prótons no espaço intermembrana

Reduz a a diferença [H+]

Ação de alguns desacopladoresAção de alguns desacopladores

GramicidinaValomicina

ionóforos

Geram um canal por meio do qual atravessam a membrana íons H+, K+ e Na+

Anula a a diferença [H+]

Oligomicina

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

Ação de alguns desacopladoresAção de alguns desacopladores