metabolismo energético cte e fosforilação oxidativa final
TRANSCRIPT
Metabolismo energético:Respiração celular aeróbica
Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa
Profª: Michele Rocha Castro
Julho/2011
Equação geral
ATP (adenosina trifosfato)
Ocorre sob condições aeróbicas – degradação completa de moléculas orgânicas.
É realizada pela maioria das células eucarióticas e algumas bactérias.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energia
Glicose
Outros substratos que também geram energia
Piruvato
Aminoácidos
Acetil-CoA
Ácidos graxosCO2
CO2 + NH3
Proteínas Lipídios
Carboidratos
O acetil-CoA, é um intermediário comum ao metabolismo de quase todos os compostos biológicos.
A glicose e a respiração celular aeróbica
Quase todas as células são capazes de atender às suas demandas energéticas apenas a partir de glicose.
A glicose é o único substrato utilizado pelas hemácias e pelo tecido nervoso.
Glicose
A respiração celular aeróbica pode ser dividida em três etapas
Glicólise
Ciclo de Krebs
Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa
Hexoquinase/ Glicoquinase
Fosfofrutoquinase (PFK) Etapa de investimento
Etapa de síntese de ATP
Piruvato quinase
ADP
ADP
2NAD+
GlicoseATP
Glicose 6-fosfato
Frutose 6-fosfato
Frutose 1,6-bifosfato
ATP
Dihidroxiacetona-fosfato + gliceraldeído 3-fosfato
2mol. Gliceraldeído 3-fosfato
1,3-bifosfoglicerato
3-fosfoglicerato
2ADP2ATP
2NADH + H+
2-fosfogliceratofosfoenolpiruvato
PIRUVATO
2ADP
2ATP
Principais eventos: Glicólise
piruvato
oxaloacetato
acetil-CoA CO2
NAD+
NADH + H+
citrato
isocitrato
α-cetoglutarato
NAD+
NADH + H+ CO2
succinil-CoA
NAD+
NADH + H+
CO2
CoA
succinato
GDP + PiGTP
fumarato
malato
FADFADH2
NADH + H+
NAD+
Ciclo de Krebs
Principais eventos: Ciclo de KrebsConversão da molécula de piruvato em
acetil-CoA – piruvato desidrogenase
Panorama geral: Cadeia transportadora de elétrons e Fosforilação oxidativa
Ocorre na membrana mitocondrial interna (crista mitocondrial);
É dependente de O2;
Os NADHs e os FADH2s reduzidos no Ciclo de Krebs se reoxidam gerando energia;
Ocorre a síntese de aproximadamente 30 moléculas de ATP.
A cadeia transportadora de elétrons e a fosforilação oxidativasão eventos acoplados.
Entretanto, cada um deles pode ocorrer independentemente e possuem componentes e produtos diferentes.
Cadeia transportadora de elétrons
Fosforilação oxidativa
H2O ATP
Complexos I, II, III e IV e complexos móveis Complexo V
Complexos protéicos na membrana mitocondrial interna
Os complexos protéicos presentes na membrana mitocondrial interna podem ser:
Complexos protéicos integrais de membrana:
Complexo I – NADH desidrogenase (NADH: CoQ oxidorredutase) Complexo II – succinato desidrogenase (succinato: CoQ oxidorredutase) Complexo III – citocromo bc1 Complexo IV – citocromo oxidade Complexo V – ATP sintase
Complexos protéicos móveis: ubiquinona (coenzima Q) e o citocromo c
espaço intermembranas
matriz mitocondrial
Complexo I Complexo II Complexo III ATP sintaseComplexo IV
Os componentes da cadeia transportadora de elétrons estãoorganizados segundo seu potencial de oxirredução em uma seqüência definida.
A cadeia transportadora de elétrons é, em potencial, um dos caminhos pelos quais os radicais livres são gerados.
O O2 é o aceptor final de íons H+ e elétrons
A redução do oxigênio resulta na síntese de água. Na ausência dele, os transportadores ficam saturados e não
são mais capazes de aceitar novos elétrons, paralisando a cadeia transportadora.
Fosforilação oxidativa
A ATP sintase é uma enzima que catalisa a síntese de ATP.
O bombeamento de prótons para o espaço intermembranas pelos complexos I, III e IV, estabelece um gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna.
Os prótons retornarão à matriz mitocondrial através da ATP sintase desfazendo o gradiente eletroquímico.
A membrana mitocondrial interna impermeável aos prótons.
ATP sintase tridimensional
A ATP sintase usa a energia do gradiente de prótons para sintetizar ATP, a partir de ADP e Pi.
Teoria Quimiosmótica e síntese de ATP
ESPAÇO INTERMEMBRANAS
MATRIZ MITOCONDRIAL
A cadeia transportadora de elétrons e a fosforilação oxidativa são eventos acoplados, interdependentes.
Desacopladores
Desacopladores: atuam desfazendo o gradiente eletroquímico
Exemplos:
- 2,4-dinitrofenol (DNP) - Carbonilcianeto-p-trifluorometoxifenilhidrazona (FCCP)- Termogenina
A cadeia transportadora de elétrons funciona sem que
haja síntese de ATP.(situações fisiológicas)
Termogenina: proteína desacopladora
Tecido adiposo marrom de recém-nascidos e organismos hibernadores
Termogenina
Energia dissipada na forma de calor
Glicólise – saldo de 2 ATPs e 2 NADHs.
No ciclo de Krebs – saldo de 2 ATPs (1 para cada volta no ciclo), 6 NADHs (3 para cada volta no ciclo) e 2 FADH2 (1 para cada volta no ciclo).
O NADH glicolítico pode entrar na mitocôndria por dois caminhos diferentes, ou seja, existem dois transportadores capazes de carregar esta molécula do citoplasma para a matriz mitocondrial.
Saldo energético
Etapa da respiração celular
Fosforilação oxidativa
Glicólise 2NADH x 3= 6 ATP
Piruvato acetil-CoA 2NADH x 3= 6 ATP
Ciclo de Krebs 6NADH x 3= 18 ATP2FADH2 x 2= 4 ATP
Total: 34 + 2 (glicólise) + 2 ciclo de Krebs = 38 ATP ou 36 ATP
Atividade proposta: Estudo dirigido para discussão em grupo
Questão 1: Com base no que foi comentado na aula, explique como se dá o acoplamento entre cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa.
Questão 2: Relacione a teoria quimiosmótica com o papel da termogenina na manutenção da temperatura corporal em recém-nascidos e organismos hibernadores.
Questão 3: Como você explicaria a existência de uma mesma via metabólica presente desde os microrganismos até os seres mais complexos que conhecemos?
Próxima aula
Tema:
Visão geral do metabolismo de aminoácidos e lipídios e integração metabólica.
Obrigada e até breve!!!