QBQ0230 – 2010 Aula 9 Cadeia de Transporte de Elétrons - IQ-USP

Respiração celular
QBQ0230 – 2010
Aula 9
Cadeia de Transporte de Elétrons
Fosforilação Oxidativa
• Conjunto de processos onde a célula
consome O2 e produz CO2
• Energia capturada de:
Estágio 1:
produção de
acetil CoA
Estágio 2: oxidação
de acetil CoA
carboidratos
lipídeos
aminoácidos
• Três estágios
Regina L. Baldini
[email protected]
bloco 12 inferior, sala 1211
Estágio 3: Cadeia de transporte de ee fosforilação oxidativa
• Geração de
muitos
ATPs
produção de acetil CoA
oxidação de acetl CoA
Transporte de elétrons e fosforilação oxidativa
Fosforilação Oxidativa
• Elétrons de NADH and FADH2 são transferidos
para proteínas na cadeia de transporte de
elétrons
• Oxigênio é o aceptor final de elétrons (eucariotos
e muitos procariotos)
• Membrana
interna da
mitocôndria
• A energia da oxidação é usada para fosforilar
ADP
Membranas
Mitocôndria
• Fosforilação oxidativa acontece em
membranas de bactéria
Membranas internas da mitocôndria
Membranas do tilacóide em cloroplastos
• Membrana deve ter proteínas que:
Acoplam o fluxo de elétrons (favorável) com
o fluxo de prótons (desfavorável)
Acoplam o fluxo de prótons (favorável) à
fosforilação do ADP (desfavorável)
• Gradiente de prótons
na membrana interna
Teoria Quimiosmótica
• Como fazer ADP + Pi = ATP , se a reação requer
muita energia?
• Fosforilação do ADP não resulta da reação com
um outro composto rico em energia
• Energia vem do fluxo de prótons a favor de um
gradiente eletroquímico – membranas são
necessárias
• O gradiente é estabelecido durante o transporte
de elétrons
Cadeia de Transporte de
elétrons - animação
http://www.ensino.ib.unicamp.br/bdc_uploads/materiais/versaoOnline/versaoOnline524_pt/versaoOnline524.swf
Entrada de coenzimas reduzidas na
cadeia de transporte de elétrons
• NADH complexo I
ciclo de Krebs (todos
os intermediários,
exceto succinato)
• FADH2 complexo II
ciclo de Krebs:
apenas succinato
Complexo II:
succinato desidrogenase
Complexo I
• Ubiquinona
redutase
• ~40 polipeptídeos
• Oxida NADH (matriz
mitocondrial)
• FMN, centros Fe-S
• Bomba de prótons:
4H+ para fora
• Inibido por rotenona
Complexos I e II transferem elétrons
para coenzima Q
Ubiquinona (Coenzima Q)
• Solúvel em lipídeo
• Aceita 2 elétrons e
pega 2 prótons da
matriz
• Transfere elétrons:
do complexo I ao III
do complexo II ao III
Complexo III
(complexo do citocromo bc1)
• Recebe 2 elétrons de QH2
• Transfere 2 elétrons para 2 moléculas de
citocromo c
• Centros
Fe-S
• 4 H+
para fora
(só dois na
QH2!!)
• Ciclo Q
• Inibido por antimicina A
• Mesma
enzima do
ciclo de Krebs
• Elétrons do
FADH2 para
ubiquinona
• Centros Fe-S
• Inibido por
malonato
Ciclo Q
• Modelo de passagem de elétrons pelo complexo III
• Formação de radical QH.
• Permite o
bombeamento
de mais 2 prótons
Citocromo c
• Proteína solúvel
• Espaço intermembrana
• Grupo heme com Fe (Fe3+, oxidado;
Fe2+, reduzido)
• Carrega 1 elétron do complexo III ao
complexo IV
Complexo IV
(citocromo oxidase)
• 13 subunidades
• Usa 4 elétrons do cit c
para reduzir 1 O2
• Dois grupos heme,
centros Cu e Cu-Fe
• 4 H+ para fora
• Inibido por cianeto e
monóxido de carbono
“Respirassomo”?: complexos III e IV
Fluxo de elétrons na cadeia respiratória
• Rotação do eixo
com a entrada do
próton
• Mudanças de
conformação
• Condensação de
ADP + Pi ATP
• Inibida por
oligomicina
Complexo III
Complexo IV
membrana
Fo-F1 ATPase
ou ATP sintase
Fo-F1 ATPase ou ATP sintase
Acoplamento da cadeia com a
fosforilação
Desacopladores
• Moléculas que carregam prótons para
dentro da mitocôndria
Proteínas
– Tecido adiposo marrom
– Plantas
Moléculas pequenas
– Dinitrofenol (DNP)
– FCCP
• Cadeia respiratória
funciona, mas energia
é perdida como calor
Como ATP vai para o citossol?
• Translocases
de ATP/ADP
e Pi/H+
Como NADH do citossol pode ser
oxidado na mitocôndria?
Como NADH do citossol pode ser
oxidado na mitocôndria?
Lançadeira do malato-aspartato
Lançadeira do glicerol-fosfato
• Fígado
• Rim
• coração
• Músculo esquelético
• Cérebro
Regulação da velocidade da cadeia
respiratória/fosforilação oxidativa
• Depende principalmente dos níveis de
substratos e produtos:
razão ATP/ADP
disponibilidade de NADH e FADH2
• Ação de proteínas desacopladoras.
Formação de radicais livres
(espécies químicas com elétrons desemparelhados)
• Elétrons podem escapar da cadeia e
gerar espécies reativas de oxigênio
• Esses radicais podem causar danos em
membranas, proteínas e DNA
• Proteínas desacopladoras podem
controlar sua formação