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• A membrana interna da
mitocôndria é impermeável a compostos com carga elétrica e íons
– Coenzima NADH/NAD+ e acetil-CoA.
• Sistemas transportadores na membrana interna para garantir o transporte e o acesso de metabólitos entre matriz e citosol.
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++
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
• 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
Glicose + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Piruvatos + 2NADH + H+ + 2ATP + H2O
Citosol
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
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 SimFADH2 -- a, b, c a, b, c 2 ATP/O SimÁcido
ascórbico-- a a 1 ATP/O Sim
O que você proporia para justificar a formação diferenciada de ATP a partir de NADH e FADH2 como substratos?
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
A porção F1 sintetiza o ATP
F (Frouxo)
A
T (Tenso)
(Aberto)
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