Material e Métodos - Portal FOP
Propaganda
Disciplina de Bioquímica ( DB-105 ) Aula Teórica 10/05/2002 Tópico 13 - Fosforilação Oxidativa A teoria quimiosmótica fornece o arcabouço intelectual para o entendimento de muitas transduções de energia biológicas, incluindo os processos de fosforilação oxidativa na mitocôndria. O mecanismo de acoplamento energético é semelhante em ambos os casos. A conservação de energia envolve a passagem de elétrons através de uma cadeia de transportadores de óxido-redução (redox) ligados à membrana e o concomitante bombeamento de prótons através da membrana, produzindo um gradiente eletroquímico, a força próton-motora. Esta força impulsiona a síntese do ATP por complexos de enzimas ligados a membranas, através dos quais os prótons retornam através da membrana no sentido do gradiente eletroquímico. A força próton-motora também impulsiona outros processos que requerem energia das células. Na mitocôndria, os átomos H removidos dos substratos pela ação das desidrogenases ligadas ao NAD doam seus elétrons à cadeia respiratória (transferência de elétrons), que os transferem ao O2 molecular, reduzindo-os a H2O. Sistemas circulares convertem os equivalentes redutores do NADH citosólico ao NADH mitocondrial. Os equivalentes de elétrons de todas as desidrogenações ligadas ao NAD são transferidas à desidrogenase NADH mitocondrial (Complexo I), que contém FMN como seu grupo prostético. Eles são então passados, através de uma série de centros Fe-S à ubiquinona, que transfere os elétrons ao citocromo b, o primeiro transportador no Complexo III. Neste complexo, os elétrons passam através de dois citocromos do tipo b e do citocromo c1 antes de atingir um centro Fe-S. O centro Fe-S passa elétrons, um por vez, através do citocromo c para o Complexo IV, citocromo oxidase. Esta enzima contém Cu, que também contém os citocromos a e a3, acumula elétrons, passando-os então para o O2, reduzindo-os a H2O. Há vias alternativas para a entrada dos elétrons na cadeia dos transportadores. O succinato, por exemplo, é oxidado pela desidrogenase succínica (Complexo II), que contém uma flavoproteína (com FAD) que passa elétrons através de vários centros Fe-S e para dentro da cadeia ao nível da ubiquinona. Os elétrons derivados da oxidação dos ácidos graxos passam para a ubiquinona através da flavoproteína transferidora de elétrons (ETFP). O fluxo de elétrons através dos complexos I, III e IV leva ao bombeamento de prótons, através da membrana interna mitocondrial, tornando a matriz alcalina em relação ao espaço mitocondrial. Este gradiente de prótons fornece a energia (força próton-motora) para a síntese do ATP a partir do ADP e Pi por um complexo protéico da membrana interna ATP-sintase, também chamado ATPase F0F1.Os detalhes deste mecanismo de sintetizar ATP estão ainda sob investigação. As bactérias realizam a fosforilação oxidativa por mecanismos essencialmente semelhantes, usando os transportadores de elétrons e a ATP-sintase na membrana plasmática. A fosforilação oxidativa produz a maioria do ATP requerido pelas células aeróbicas; ela é regulada pelas demandas energéticas celulares. No tecido adiposo marrom, que é especializado para a produção de calor metabólico, a transferência de elétrons está desacoplada da síntese de ATP; a energia da oxidação de ácidos graxos é, portanto, dissipada como calor. Espaço entre as membranas succinato fumarato Matriz -1- Espaço entre as membranas fumarato succinato Matriz Gradiente de pH pH ( interior alcalino ) Espaço entre membranas Adenosina nucleotídeo translocase (contratransportador) Síntese de ATP Potencial elétrico impulsionada pela força motora dos prótons ( interior negativo ) Matriz Glicólise Membrana mitocondrial interna Glicerol 3-fosfato desidrogenase citosólica Glicerol 3-fosfato ATP sintase Diidroxiacetona fosfato Glicerol 3-fosfato desidrogenase mitocondrial Fosfato translocase (co-ransportador) Matriz -2- Transportador malato-cetoglutarato Espaço entre membranas Malato Oxaloacetato Malato malato desidrogenas e malato desidrogenas e Oxaloacetato glutamato glutamato aspartato aminotransferase Matriz cetoglutarato aspartato aminotransferase cetoglutarato aspartato aspartato Transportador glutamatoaspartato Glicose hexoquinase Espaço entre membranas Glicose-6-fosfato Matriz fosfofrutoquinase-1 citrato Glicólise Frutose 1,6-bifosfato Cit C Fosfoenolpiruvato piruvato quinase Piruvato complexo piruvato desidrogenase Acetil-CoA citrato sintase Citrato Ciclo do ácido cítrico isocitrato desidrogenase -cetoglutarato -cetoglutarato desidrogenase Proteína desacopladora (termogenina) Calor Succinil-CoA Oxaloacaetato Fosforilação oxidativa -3- Cadeia respiratória
