UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO PROGRAMA DE PS-GRADUAO INTEGRADO EM ZOOTECNIA

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCOPROGRAMA DE PS-GRADUAO INTEGRADO EM ZOOTECNIA Disciplina: Metabolismo energticoProf. Dr. Carlos Boa-viagemGrupo 1: Glucia MoraesMichelle Siqueira Jonas Incio

Fosforilao oxidativa

IntroduoDescoberta em 1948 por Eugene Kennedy e Albert Lehninger Mitocndrias so os locais da fosforilao oxidativa em eucariotos Marcou o incio da fase moderna dos estudos de transdues biolgicas de energia.

objetivoDemonstrar como o transporte de eltrons na membrana mitocondrial gera fora prton-motriz para a sntese de ATP

O que fosforilao oxidativa? A fosforilao oxidativa (FO) o estgio final do metabolismo produtor de energia nos organismos aerbicos (reduo do O2 em gua)

DegradaoCarboidratosGordurasaminocidos

Convergem para esse estgio final da respirao celular, onde a energia da oxidao governa a sntese de ATP.

Ciclo de Krebs Fosforilao OxidativaGlicliseProduzir ATP e, a partir da, pode ser usada para todas as atividades celulares que requerem gasto energtico. - oxidao dos cidos graxosAminocidosRespirao Celular

Fim das rotas metablicas de produo de energia em organismos aerbiosRepresenta o estgio 3 do processo da respirao celular

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Qual a importncia do ATP?Relacionado:Trabalho mecnico: Contrao muscularTrabalho de transporte: Gradiente de Na+ gerado pela Na+/K+ATPaseRotas metablicas: Sntese de protenas e glicognio

Qual a importncia do ATP?Uso dirio de ATP (g ATP/g tecido):

16624

Carreadores de eltrons Fosforilao doADPem ATP, utilizando para isso a energia libertada nas reaes de oxidao-reduo

NADH2FADH2Glicose + ciclo de krebsCiclo de krebs(nicotinamida-adenina-dinucleotdeo)(flavina-adenina-dinucleotdeo)

QUAL A DIFERENA ENTRE O NADH2 E O FADH2 NADH2 = 2,5 ATPsFADH2= 1,5 ATPs

A diferena entre NAD e FAD est na quantidade de ATPs que pode ser produzida a partir de cada um deles

Introduo

transportadores de eltronsComponentes proticos da cadeiamitocondrial transportadora de eltronsComplexo enzimticoI (NADH coenzima Q oxidorredutase)II (Succinato coenzima Q oxidorredutase)III (Coenzima Q citocromo c oxidorredutase)IV (Citocromo c oxidase)

transportadores de eltronsGrupos prostticos transportadores de eltronsUbiquinona (Coenzima Q)Citocromo C

Protena Fe + SNADH2)FADH2

Transportadores de eltrons

Introduo

Introduo

Introduo

Reaes de oxidao-reduo

Potencial padro de reduoPPR - Tendncia com que a reao tem em ganhar ou perder eltrons

Aceptor final de eltrons

A tendncia com a qual um doador de eltrons perde seus eltrons para um aceptor eletrnico expressa quantitativamente pelo potencial de reduo do sistema.

Quanto maior o potencial padro de reduo, maior a afinidade da forma oxidada do par redox em aceitar eltrons e, assim, tornar-se reduzida.17

transportadores de eltronsA - Complexo I transfere eltrons do NADH para a ubiquinonaComplexo I ponto inicial da transferncia de eltrons Composio: 42 cadeias de polipeptdeos Contendo flavoprotena FMN (flavina mononucleotdeo) + 6 centros de Fe e S

O NADH oxidado a NAD+ pela ao do Complexo I com atransferncia de + 2H+ + 2e para a coenzima Q (CoQ ou ubiquinona)na cadeia mitocondrial transportadora de eltronsOs eltrons so transferidosinicialmente do NADH para a FMNA seguir os eltrons so transferidos da FMNH2 para uma srie deprotenas ferro enxfre (FeS)18

transportadores de eltronsA - Complexo I transfere eltrons do NADH para a ubiquinonaComplexo I ponto inicial da transferncia de eltrons Composio: 42 cadeias de polipeptdeos Contendo flavoprotena FMN (flavina mononucleotdeo) + 6 centros de Fe e S

Os eltrons so transferidos da FMNH2 para uma srie de protenas ferro enxofre (FeS)

O NADH oxidado a NAD+ pela ao do Complexo I com atransferncia de + 2H+ + 2e para a coenzima Q (CoQ ou ubiquinona)na cadeia mitocondrial transportadora de eltronsOs eltrons so transferidosinicialmente do NADH para a FMNA seguir os eltrons so transferidos da FMNH2 para uma srie deprotenas ferro enxfre (FeS)19

Uma via independente do Complexo I Os grupos redox incluem o FAD, protenas Fe-S e o citocromo b.Fortemente ligada ao CKOs eltrons do FADH2 so transferidos para as protenas Fe-S e a seguir para a ubiquinona Q para entrar na cadeia transportadora de eltrons.

transportadores de eltronsB - Complexo II Succinato-coenzima Q oxirredutase

TRANSPORTADORES DE ELTRONSC. Complexo III transfere eltrons da Ubiquinona (QH2) para o citocromo c-oxidorredutaseA Uni.funcional do complexo um dmero de monmeros iguais constitudos por 11 subunidades diferentes Monmero possui: cit b cit c1 protena Fe-S

O complexo III catalisa a transferncia de eltrons da QH2 para o citocromo c. Quatro prtons so translocados atravs da membranadois da matriz e dois do QH2.

TRANSPORTADORES DE ELTRONS

(dois tomos de Cu complexados a resduos de cistena)

com dois grupos heme ( ocorre a reduo do O2 com formao de H2O) Possui dois centros de transferncia de e- Complexo IV TRANSPORTADORES DE ELTRONS

Complexo IV oxida o citocromo c e reduz o O2Cada eltron transferido do citocromo c para o centro redox CuA, e ento para o grupo heme a.A seguir, o eltron viaja para um centro binuclear que consiste do tomo de ferro do heme a3 (ligao do oxignio)e um on cobre (CuB).

A citocromo C oxidase tambm transloca dois prtons da matriz para o espao intermembrana.A presena de ons de cobre crtica para a transferncia final dos eltrons para o oxignio.

TRANSPORTADORES DE ELTRONS

TRANSPORTADORES DE ELTRONS

PRODUO DE ENERGIA A PARTIR DO NADH

H2O

ADP

Pi H+Pi3H+3H+ATP

Contabilidade a partir do

GERAO DE ATP A PARTIR DO FADH2

Contabilidade da produo de ATP

Balano geral de atp a partir de nadh e fadh2

Sntese de ATPDe que forma um grandiente de concentrao de prtons se transforma em ATP?A transferncia de e- libera e- a fora prton-motriz conserva energia livre suficiente (cercar de 200 kJ) por par de eltrons para impulsionar a formao de um mol de ATP (requer cerca de 50 KJ/mol);

Sntese de ATPQual o mecanismo qumico que acopla o fluxo de prtons com a fosforilao?O modelo quimiosmticoParadigma

Sntese de ATPA energia eletroqumica inerente diferena de cargas atravs da membrana mitocondrial interna (fora prton-motriz), impulsiona a sntese de ATP medida que os prtons fluem passivamente de volta matriz atravs da ATP sintase.

Sntese de ATPMitchell usou o termo quimiosmtico para descrever reaes enzimticas que envolvem, simultaneamente, uma reao qumica e um processo de transporte, e o processo global muitas vezes denominado de acoplamento qumiosmtico. O acoplamento refere-se conexo obrigatria entre a sntese mitocondrial de ATP e o fluxo de eltrons pela cadeia respiratria; nenhum dos dois processos pode prosseguir sem o outro.

Sntese de ATP

ATP SintaseComplexo enzimtico da membrana mitocondrial interna que catalisa a formao de ATP a partir de ADP e Pi, acompanhada pelo fluxo de prtons do lado P para o lado N da membrana;Possui dois componentes distintos: F1 ( protena perifrica de membrana) e Fo (protena integral de membrana).

ATP SintaseA F1 tem 9 subunidades de cinco diferentes tipos, com a composio 3 3 Cada uma das trs subunidades tem um stio cataltico para a sntese de ATP;As subnidades , podem assumir conformaes diferentes ( -ATP, - ADP, -Vazio).Subunidade -Vazio ocorre com a interao da subunidade .

ATP SintaseO complexo Fo que compe o poro de prtons composto de trs subunidades (a, b e c)

Catlise RotacionalUma dada subunidade , comea na conformao -ADP, que liga o ADP e Pi do meio circundante;A subunidade agora muda de conformao, assumindo a forma - ATP, que se liga firmemente e estabiliza o ATP;Finalmente, a subunidade muda para a conformao -vazia, que tem baixa afinidade por ATP;O ATP recm-sintetizado deixa a superfcie da enzima.

ATP SintaseUma dada subunidade , comea na conformao -ADP, que liga o ADP e Pi do meio circundante;A subunidade agora muda de conformao, assumindo a forma - ATP, que se liga firmemente e estabiliza o ATP;Finalmente, a subunidade muda para a conformao -vazia, que tem baixa afinidade por ATP;O ATP recm-sintetizado deixa a superfcie da enzima.

Catlise RotacionalAs mudanas conformacionais centrais a este mecanismo so desencadeadas pela passagem de prtons atravs da poro Fo da ATP-sintase;A corrente de prtons atravs do pro Fo, faz com que o cilindro de subunidade c e a subunidade a ele encaixada rodem ao longo do eixo ;

Catlise RotacionalA subunidade passa atravs do centro esferoide 3 3 , e a cada rotao de 120, entra em contato com uma diferente subunidade , e o contato fora a subunidade a tomar a conformao -vazio;As trs subunidade interagem de modo que, quando uma assume a conformao -ADP suas vizinhas assumem -ATP e -vazio.

Catlise RotacionalQuantos prtons so bombeados para fora pela transferncia de eltrons do NADH ao O2 e quantos prtons precisam fluir para dentro atravs do complexo Fo F1 para proporcionar a sntese de ATP?Os valores consensuais para o nmero de prtons bombeados para fora por par de e- so 10 para NADH e 6 para succinato.

Catlise RotacionalO valor experimental mais aceito para o nmero de prtons requeridos para possibilitar a sntese de uma molcula de APT 4;A razo para NADH 2,5 e para succinato 1,5;

Regulao da fosforilao oxidativaATP sintase: Gradiente de prtons Concentrao de ADP, PiCadeia de transporte de eltrons:NADH, FADH, O2Gradiente de prtons Gradiente de prtons:ATPsitaseTranporte de eltrons

Inibidores da Cadeia Respiratria