Fosforilação Oxidativa. A respiração celular Fase aeróbica do catabolismo de carboidratos,...
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Fosforilação Oxidativa
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A respiração celularFase aeróbica do catabolismo de carboidratos, lipideos, proteinas
Ao nível macroscópico, a respiração se refere as trocas gasosas entre um organismo multicelular e seus meio ambiente (O2 consumido e CO2 produzido)
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Mitocôndria
Citosol 1 Glicose
2 Piruvato
2 ADP2 ATP
HK
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Rendimento de ATP pela oxidação incompleta da Glicose
Apenas uma pequena parte da energia está aproveitada durante a glicólise (2ATP)
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Rendimento de ATP pela oxidação completa da Glicose
O resto da energia (cerca de 90%) é obtida pela oxidação completa do piruvatopelo oxigênio via oxidação das coenzimas da cadeia respiratória.
Nas três etapas de oxidação de glicose, os elétrons são poduzidos por desidrogenases que utilizam como coenzimas NAD+ ou FAD.
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“A oxidação de NADH está associada ao consumo de O2”Lehninger
DPNH2 = NADH + H+
DPN = NAD+
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1920 - David Keilin Presença ampla dos pigmentos de MacMunn na naturezaInsetos (músculos torácicos de mosca (Gasterophilus) vermes, plantas, leveduras, tecidos humanos, etc …
Citocromos !
Microespectrofotometro de Keilin
Inglaterra, Final do século XIX - MacMunn Pigmentos respiratórios
em músculos e outros tecidos (hematina intracelular)Reduzido – 4 bandas de absorçãoOxidado – Nenhuma banda
Além disso há muito tempo era conhecido um pigmento que também estava associado ao consumo de O2
MiohematinaHistohematina
1889, Hop Seiler – pigmentos de MacMunn eram contaminantes derivados da hemoglobina …
Proteínas com heme como grupo prostético
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Evidências...
Havia uma organela na célula que era capaz de oxidar os NADH’s e FADH2 do ciclo de Krebs. Nesta mesma fração celular existiam
uns pigmentos (citocromos) que eram descritos como respiratórios. E que isso rendia ainda mais ATP que na via
glicolítica.
Rendimento de ATP pela oxidação completa da Glicose
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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
Potencial de redução (E°’) Permite prever o movimento de elétrons entre diferentes compostos.
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TABELA DE E°’ (Volts)
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Variação no potencial de redução e variação de energia livre
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Membranaexterna
A mitocôndria...
Membranainterna
Permeável a íons e pequenas moléculas
Impermeável a maioria das pequenas moléculas e íons, incluindo H+. Componentes:Cadeia respiratóriaADP-ATP trocadorATP sintaseOutros transportadores
Complexo piruvato desidrogenase
Enzimas do ciclo de krebs
Oxidação de ácidos graxos e aminoacidos
ATP, ADP, Mg++, Ca++, K+
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Mitocôndria de músculo de vôo de inseto
Mitocôndria de fígado de mamíferos
Renata Gonçalves
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Mecanismos de transporte – Translocadores e Sistemas de lançadeira
A membrana interna da mitocôndria, ao contrário da membrana externa (10 – 15000 daltons), é impermeável a compostos com carga elétrica e íons inclusive a coenzima NADH/NAD+ e acetilCoA. Existem sistemas transportadores na membrana interna para garantir o transporte e o acesso de metabólitos à matriz mitocôndria.
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ATP/ADP translocase: a mais abondante na mb: representa 15% do conteudo proteico total da mb interna da mitocôndria
Malato
ADP
Pi
Acidos dicarboxilicos(malato, succinato e fumarato, ...)
Acidos tricarboxilicos(Citrato ou isocitrato)
piruvato
glutamato
2Na+
Ca++
ATP
OH-
Pi ou Acidos dicarboxilicos
Malato
aspartato
Ca++
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. Os
elétrons são transferidos para um composto citosólico, que transporta os elétrons na matriz mitocondrial, onde é oxidado. O composto oxidado retorna ao cistosol, permitindo a continuidade do processo. Sistema de Lançadeira.
Existe diferente tipos de lançadeira. Existe assim um “pool” mitocondrial de NADH e um pool cistosólico de NADH
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Lançadeira Malato-Aspartato
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Lançadeira glicerol 3 fosfato
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Essência da fosforilação oxidativa
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Eo ´ (v
olts
)
-0.4
-0.2
0.0
+0.2
+0.4
+0.6
+0.8 Go´
(kca
l/mol
rela
tive to
O2)50
40
30
20
10
0
FMN
NADH
CoQ b
c1 c a3
O2
24,8 kcal/mol
9,2 kcal/mol
12,4 kcal/mol
As diferentes coenzimas da CR têm um E° que vai
crescente durante o processo de transferência de elétrons, o
O2 sendo o aceptor terminal de elétrons
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Complexo INADH : ubiquinona oxidoredutase
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Complexo IISuccinato desidrogenase
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Complexo IIIUbiquinona:citocromo c oxidoredutase
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Complexo III e o ciclo Q
Dois e- a partir de QH2 reduzem 2 moléculas de citocromo c.e 4 H+ são translocados para o espaço intermembranoso: dois do QH2 na primeira volta do ciclo e dois do QH2 na segunda volta
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Complexo IV
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ROS- Espécies reativas de oxigênio
Doenças que podem ser vinculadas a lesão por ROS
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ATP sintase
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F1Fo-ATP sintase
rotor
estator
Microscopia crioeletrônica
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Teoria quimiosmótica de Mitchell
Transporte exergônico de H+ acoplado a síntese endergônica de ATP
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A F1Fo ATP sintase converte parte da energia quimiosmótica em trabalho mecânico
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Desacopladores O desacoplamento ocorre principalmente no tecido adiposo marrom
Rato
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Inibidores da cadeia transportadora de
elétrons
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Regulação da via de produção de ATP
FO regulada pela disponilidade de Substratos