Os Complexos da Cadeia Respiratória Complexo I • NADH Desidrogenase • Transferência exergônica de um :H- (NADH) à ubiquinona • Transferência endergônica de 4 prótons para o espaço intermembranas *:H- = 2 elétrons e 1 próton Complexo II • Succinato Desidrogenase Complexo II Primeira enzima que catalisa a beta-oxidação dos ácidos geaxos Ubiquinona ou Coenzima Q • Quinona com uma longa cadeia lateral isoprênica • Desempenha um papel central no transporte dos elétrons acoplado ao movimento dos prótons Complexo III • Ubiquinona:citocromo c oxidorredutase Ciclo Q • Uma molécula de QH2 reduz duas moléculas de citocromo – Bifurcação do fluxo de elétrons da QH2 para os citocromos c1 e b, permitindo o bombeamento de prótons da matriz para o espaço intermembranas. – A QH2 transfere um dos elétrons para a proteína Fe-S liberando dois prótons no espaço intermembranas e produzindo Q-. – A proteína Fe-S reduz o citocromo c1, enquanto a Q- transfere os elétrons restantes para o citocromo b, produzindo uma Q oxidada. – Q oxidada recebe o elétron novamente do citocromo b, revertendo-se à forma Q– No ciclo 2, outra QH2 reduzida, provinda do complexo I repete as etapas anteriores. Esse segundo elétron reduz a Q- produzido no primeiro ciclo, produzindo QH2 – Para cada 2 QH2 que entram no ciclo Q, uma QH2 é regenerada Ciclo Q • Dois e- a partir de QH2 reduzem 2 moléculas de citocromo c e 4 H+ são translocados para o espaço intermembranas: dois do QH2 na primeira volta do ciclo e dois do QH2 na segunda volta Complexo IV • Citocromo Oxidase Transferência dos Elétrons para o Oxigênio ROS - Espécies reativas de oxigênio Doenças que podem ser vinculadas a lesão por ROS Translocadores e Lançadeiras ADP ATP Pi OH- • A membrana interna da mitocôndria é impermeável a compostos com carga elétrica e íons – Coenzima NADH/NAD+ e acetil-CoA. Acidos dicarboxilicos (malato, succinato e fumarato, ...) Pi ou Acidos dicarboxilicos Acidos tricarboxilicos (Citrato ou isocitrato) Malato piruvato Malato • Sistemas transportadores na membrana interna para garantir o transporte e o acesso de metabólitos entre matriz e citosol. glutamato aspartato 2Na+ Ca++ Ca++ ATP/ADP translocase : a mais abondante na mb : represente 15% do conteudo proteinico tatal da mb interna da mitocôndria Fosfato translocase : coadjuvente da nucleotídio translocase Lançadeiras Citosol Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Piruvatos + 2NADH + H+ + 2ATP + H2O • 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. – Existe assim um “pool” mitocondrial de NADH e um pool cistosólico de NADH • Elétrons transferidos para um composto citosólico, que transporta os elétrons para a matriz mitocondrial, onde é oxidado. • O composto oxidado retorna ao citosol – Sistema de Lançadeira. Existe diferente tipos de lançadeira. • Malato-Aspartato e Glicerol-3-fosfato Lançadeira Malato-Aspartato • • • • • • NADH citosólico reduz o OAA O malato penetra na mitocôndria, onde é oxidado – Enzima que utiliza o NAD+ como coenzima. O OAA não atravessa a membrana interna – Recebe o grupo amino do glutamato • Aspartato. Aspartato sai da mitocôndria No cistosol é regenerado em OAA . A passagem do malato e aspartao através da membrana interna é efetuada via os translocadores (glutamato-Asp e de ácidos dicarboxílicos). A lançadeira malato-aspartato existe nas células cardíacas e hepáticas Lançadeira Glicerol-3-fosfato A lançadeira glicerol 3 fosfato existe nos músculos esq. e no cérebro O que você proporia para justificar a formação diferenciada de ATP a partir de NADH e FADH2 como substratos? Substratos Inibidores Bandas escuras Bandas claras Formação de ATP Q O2 NADH CN-, CO, NaN3 a, b, c -- -- -- NADH Rotenona ou amital -- -- -- -- NADH Antimicina A b -- -- -- FADH2 Rotenona ou amital a, b, c a, b, c 2 ATP/O Sim NADH -- a, b, c a, b, c 3 ATP/O Sim FADH2 -- a, b, c a, b, c 2 ATP/O Sim Ácido ascórbico -- a a 1 ATP/O Sim ATP Sintase ATP Sintase • Localizada na membrana mitocondrial interna Teoria Quimiosmótica • Peter Mitchell • Um gradiente eletroquímico impulsiona a síntese de ATP • Transporte exergônico de H+ acoplado a síntese endergônica de ATP Ciclo Catalítico da ATP Sintase • Proposto por Paul Boyer T (Tenso) F (Frouxo) A (Aberto) A porção F1 sintetiza o ATP Síntese de ATP ocorre em um ambiente hidrofóbico O gradiente de prótons fornece a energia necessária para liberar o ATP sintetisado da supefície da enzima Trabalho Mecânico • FoF1 ATP Sintase converte parte da energia quimiosmótica em trabalho mecânico • Filamento de actina ligado a subunidade Fo mostrando sua rotação. Importância do Gradiente de Prótons • Um gradiente eletroquímico artificialmente imposto pode gerar a síntese de ATP na ausência de um substrato oxidável como doador de elétrons Em resumo... Desacopladores • Consumo de oxigênio sem associação com síntese de ATP Desacoplamento resulta em Calor • Ocorre principalmente no tecido adiposo marrom – Presente, principalmente, na região cervical de neonatos • Proteína desacopladora (UCP, também conhecida como termogenina) Regulação Integrada • ATP Sintase regulada pela disponibilidade de ADP e Pi