Resumo 6 - Fosforilação oxidativa PDF

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Resumo com anotações importantes e mais completas possíveis das aulas de
ATV 3, junto com síntese das indicações bibliográficas dos professores. ...

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Universidade de Brasília – Faculdade de Ceilândia (FCE) Do átomo à vida 3 Resumo da aula 5

Fosforilação oxidativa A fosforilação oxidativa é uma via metabólica que utiliza energia libertada pela oxidação de nutrientes de forma a produzir trifosfato de adenosina (ATP). O processo refere-se à fosforilação do ADP em ATP, utilizando para isso a energia libertada nas reações de oxidação-redução. Esse processo ocorre nas mitocôndrias dos organismos eucariotos. Para que a fosforilação oxidativa ocorra é necessário que os elétrons gerados no ciclo de Krebs sejam transferidos para a cadeia transportadora de elétrons através dos carreadores NAD e FAD, eles saem do ciclo na forma de NADH e FADH, por isso esse processo é dependente dos elétrons gerados no ciclo. (NAD+, NADP+ FNM e FAD são moléculas carreadoras de elétrons). A maioria das desidrogenases são dependentes do NAD +, pois elas catalisam reações onde há liberação de H+ e é necessário um carreador para fazer o transporte dos elétrons.

Cadeia de transporte de elétrons A cadeia transportadora de elétrons é composta por 4 complexos enzimáticos numerados de I-IV. O fluxo dos elétrons através dos complexos I, III e IV faz com que os mesmos bombeiem prótons (H +) da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar. Este evento gera um gradiente eletroquímico de H+, ou seja, o meio externo está mais concentrado do que o meio interno. O gradiente eletroquímico faz com que haja força próton-motriz que será detalhada mais adiante. Obs: 1 NAD gera 2,5 ATP e 1 FAD gera 1,5 ATP. Apesar de ambos transportarem a mesma quantidade de elétrons essa diferença ocorre, pois, o FAD é a molécula carreadora encontrada no Complexo II, quando os elétrons são transportados a partir do FADH ele irá gerar menos ATP pois não irá haver bombeamento de prótons pelo Complexo I, já que o processo foi iniciado no Complexo II.

1º passo: Os elétrons devem chegar à ubiquinina (Coenzima Q). O NADH presente na matriz mitocondrial que foi gerado no ciclo de Krebs irá doar seus elétrons para o Complexo I e este, por sua vez, irá transferir os elétrons recebidos para a ubiquinona (Q) convertendo-a em ubiquinol (QH) ou Coenzima Q reduzida. Neste processo o Complexo I bombeia 4 prótons para o espaço intermembranar. Complexo I

NADH + Q

NAD+ + QH

Porque os elétrons transportados na cadeia fluem em um só sentido? R: Como é possível observar, o NADH tem um potencial redutor, ou seja, tem uma maior tendência para doar seus elétrons, já a ubiquinona tem menor potencial redutor, tende a receber mais elétrons, é uma reação de oxirredução onde o NADH sempre doará seus prótons fazendo com que a reação ocorra em um sentido único. O potencial de redução irá sempre diminuindo na molécula subseqüente, fazendo com que a molécula anterior doe seus elétrons para a próxima molécula.

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Além do complexo I outro complexo também irá transportar os elétrons para a ubiquinona, o complexo II. No ciclo de Krebs a enzima Succinato desidrogenase é responsável por converter succinato em fumarato. A succinato desidrogenase irá transferir seus elétrons (liberados na reação) para o complexo II onde o FAD será responsável por transportá-los até a ubiquinona na forma de FADH2. Nesse processo não haverá bombeamento de prótons Resumindo, no primeiro passo haverá transferência de elétrons à ubiquinona por parte dos complexos I e II através das moléculas carreadoras NAD (Complexo I) e FAD (complexo II).

2º passo: Transferência dos elétrons do ubiquinol (Coenzima reduzida Q) ao citocromo C. Nessa etapa a ubiquinona já foi reduzida pelos elétrons contidos nas moléculas carreadoras e convertida em ubiquinol. O citocromosso C é uma proteína que possui um grupamento M e é capaz de transportar elétrons. Ela está localizada na face externa da membrana. O processo ocorre da seguinte maneira, o ubiquinol irá transferir seus 2 elétrons recebidos dos complexos I e/ou II à duas moléculas de citocromo C, pois cada uma é capaz de transportar apenas 1 elétron. Após receber os elétrons, o citocromo C irá para o complexo IV. Essa etapa bombeia 4 prótons para o espaço intermembranar.

3º passo: Redução do oxigênio molecular à água (O2 --> H2O) 4 moléculas de citocromo C irão transferir 4 elétrons para o complexo IV os quais irão reduzir (doar elétrons) o O2 que irá reagir com 4 prótons (H+) da matriz mitocondrial, gerando duas moléculas de água (H2O). O complexo IV aceita apenas 1 elétron por vez por isso são necessários 4 Citocromos C. Este processo bombeia 4 prótons (H+) para fora. Monóxido de carbono (CO2) e Cianeto bloqueiam o complexo IV. O2 + 4H+ + 4e2 H2O O O2 será o aceptor final da cadeia

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Síntese de ATP pela ATPase Como foi visto anteriormente, os prótons foram bombardeados para o espaço intermembranar da mitocôndria através dos complexos. Esses prótons foram lançados contra o gradiente de concentração, ou seja, do meio menos concentrado para o mais concentrado e isso faz com que haja gasto de energia. O meio externo encontra-se mais concentrado do que o meio interno e isso gera um gradiente eletroquímico. No entanto, a tendência dos prótons (H+) é seguir a favor do gradiente (passar do meio mais concentrado para o menos concentrado) e isso ocorrerá através da ATPsintase. A ATPsintase é uma enzima que se encontra na membrana mitocondrial e será responsável por conduzir os H+ do meio externo para o meio interno, como esse fluxo é a favor do gradiente de concentração o processo irá gerar energia. Portanto, a ATPsintase irá gerar ATP a partir do fluxo de H+ do meio externo para o meio interno. O mecanismo que faz com que a ATPsintase gere ATP é a força próton-motriz formada em decorrência do fluxo dos prótons para a matriz mitocondrial.

Lançadeiras Permitem levar os elétrons do NADH citoplasmático para a cadeia de transporte de elétrons. Os elétrons não chegam somente do ciclo de Krebs, os elétrons liberados durante a glicólise (passo 6), por exemplo, também são utilizados para produção de energia nas mitocôndrias e as lançadeiras são responsáveis por resgatar os elétrons acoplados aos seus carreadores para serem utilizados na cadeia transportadora para geração de ATP. 1. Lançadeiras de glicerol-3-fosfato desidrogenase: Esta enzima encontra-se na membrana interna da mitocôndria, voltada para a face externa. O NADH citoplasmático hidrogena (sede 2e- e 2H+) à dihidroxicetona fosfato formando o glicerol-3-fosfato o qual é desidrogenado pela enzima citada. Estes elétrons irão para o FAD que os transportará até a ubiquitina na forma de FADH2 . 2. Lançadeiras de Malato-aspartato: O oxalacetato citosólico é hidrogenado pelo NADH formando malato o qual é transportado para dentro da mitocôndria e então desidrogenado, gerando ATP.

Como levar ADP e Fosfato para dentro e ATP para fora da matriz mitocondrial? Quando o ATP é hidrolisado no citoplasma ele é convertido em ADP, o ADP irá entrar na matriz mitocondrial através da proteína antiporte (Adenina nucleotídeo translocase) citada anteriormente. Ao mesmo tempo, outra proteína simporte (Fosfato translocase), localizada também na membrana interna da mitocôndria, irá transferir fosfato do espaço intermembranar para a matriz mitocondrial. Esse fosfato irá se ligar ao ADP que entrou e formará ATP que saíra da matriz mitocondrial para o meio externo por meio da

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proteína antiporte. O próton bombeado para dentro pela ATPsintase será utilizado nessa reação para formação de ATP.

A disponibilidade de ADP limita a fosforilação Quando o ATP está sendo utilizado pela célula ele será convertido em ADP, o ADP passará para dentro da matriz mitocondrial através de uma proteína antiporte, nessa proteína haverá entrada de ADP e saída de ATP. Enquanto houver ADP na mitocôndria será induzida uma produção de ATP, quando há baixas concentrações de ADP e altas concentrações de ATP (o ATP não está sendo utilizado) não será induzida a produção de ATP. A proteína antiporte é responsável por liberar o ATP produzido na mitocôndria para o citoplasma para que ele seja utilizado nos diversos processos biológicos da célula, bem como permitir a entrada de ADP para a mitocôndria, o ADP é o produto da hidrólise do ATP que ocorreu no citoplasma ou outras organelas (a hidrólise ocorre quando o ATP está sendo utilizado pela célula).

Via das pentoses Como já foi dito antes, a glicose pode seguir três destinos diferentes: estocagem, via glicolítica ou via das pentoses. A via das pentoses é responsável por sintetizar diferentes tipos de monossacarídeos a partir da glicose. A principal função da via das pentoses é gerar substrato para a síntese de outras moléculas. Antes de iniciar, é importante ressaltar que o NADP é usado nas vias anabólicas enquanto o NAD é usado nas vias catabólicas. Isso acontece porque no anabolismo é necessária uma alta concentração de NADPH enquanto no catabolismo é necessária uma alta concentração de NAD +.

1º passo: A glicose será convertida em glicose-6-fosfato pela hexocinase 2º passo: A glicose-6-fosfato será convertida em 6-fosfogliconato e sofrerá uma desidrogenação, portanto o NADP irá carrear os elétrons produzidos nessa reação na forma de NADPH. 3º passo: A 6-fosfogliconato será desidratada (remoção de H2O à reação) e isso fará com que ela passe da forma cíclica para a forma linear. 4º passo: A forma linear da 6-fosfogliconato será convertida em D-ribulose-5-fosfato através da ação de uma enzima desidrogenase e nesse processo o NADP irá transportar os elétrons liberados na reação na forma de NADPH. 5º passo: A D-ribulose-5-fosfato será usada, posteriormente, para formar ribonucleotídeos que irão compor as fitas de RNA. Obs: na via das pentoses ocorrerá uma descarboxilação oxidativa para converter glicose (hexose) em Dribulose-5-fosfato (pentose).

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