Metabolismo energético cte e fosforilação oxidativa final

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Metabolismo energético cte e fosforilação oxidativa final

  1. 1. Metabolismo energético: Respiração celular aeróbica Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa Profª: Michele Rocha Castro Julho/2011
  2. 2. Equação geral ATP (adenosina trifosfato)  Ocorre sob condições aeróbicas – degradação completa de moléculas orgânicas. É realizada pela maioria das células eucarióticas e algumas bactérias.  C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energia
  3. 3. Glicose Outros substratos que também geram energia Piruvato Aminoácidos Acetil-CoA Ácidos graxos CO2 CO2 + NH3 Proteínas Lipídios Carboidratos  O acetil-CoA, é um intermediário comum ao metabolismo de quase todos os compostos biológicos.
  4. 4. A glicose e a respiração celular aeróbica  Quase todas as células são capazes de atender às suas demandas energéticas apenas a partir de glicose.  A glicose é o único substrato utilizado pelas hemácias e pelo tecido nervoso. Glicose
  5. 5. A respiração celular aeróbica pode ser dividida em três etapas Glicólise Ciclo de Krebs Cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa
  6. 6. Hexoquinase/ Glicoquinase Fosfofrutoquinase (PFK) Etapa de investimento Etapa de síntese de ATP Piruvato quinase ADP ADP 2NAD+ Glicose ATP Glicose 6-fosfato Frutose 6-fosfato Frutose 1,6-bifosfato ATP Dihidroxiacetona-fosfato + gliceraldeído 3-fosfato 2mol. Gliceraldeído 3-fosfato 1,3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato 2ADP 2ATP 2NADH + H+ 2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato PIRUVATO 2ADP 2ATP Principais eventos: Glicólise
  7. 7. piruvato oxaloacetato acetil-CoA CO2 NAD+ NADH + H+ citrato isocitrato α-cetoglutarato NAD+ NADH + H+ CO2 succinil-CoA NAD+ NADH + H+ CO2 CoA succinato GDP + PiGTP fumarato malato FAD FADH2 NADH + H+ NAD+ Ciclo de Krebs Principais eventos: Ciclo de Krebs Conversão da molécula de piruvato em acetil-CoA – piruvato desidrogenase
  8. 8. Panorama geral: Cadeia transportadora de elétrons e Fosforilação oxidativa  Ocorre na membrana mitocondrial interna (crista mitocondrial);  É dependente de O2;  Os NADHs e os FADH2s reduzidos no Ciclo de Krebs se reoxidam gerando energia;  Ocorre a síntese de aproximadamente 30 moléculas de ATP.
  9. 9. A cadeia transportadora de elétrons e a fosforilação oxidativa são eventos acoplados.  Entretanto, cada um deles pode ocorrer independentemente e possuem componentes e produtos diferentes. Cadeia transportadora de elétrons Fosforilação oxidativa H2O ATP Complexos I, II, III e IV e complexos móveis Complexo V
  10. 10. Complexos protéicos na membrana mitocondrial interna  Os complexos protéicos presentes na membrana mitocondrial interna podem ser: Complexos protéicos integrais de membrana: - Complexo I – NADH desidrogenase (NADH: CoQ oxidorredutase) - Complexo II – succinato desidrogenase (succinato: CoQ oxidorredutase) - Complexo III – citocromo bc1 - Complexo IV – citocromo oxidade - Complexo V – ATP sintase Complexos protéicos móveis: ubiquinona (coenzima Q) e o citocromo c
  11. 11. espaço intermembranas matriz mitocondrial Complexo I Complexo II Complexo III ATP sintaseComplexo IV Os componentes da cadeia transportadora de elétrons estão organizados segundo seu potencial de oxirredução em uma seqüência definida.
  12. 12. A cadeia transportadora de elétrons é, em potencial, um dos caminhos pelos quais os radicais livres são gerados. O O2 é o aceptor final de íons H+ e elétrons A redução do oxigênio resulta na síntese de água. Na ausência dele, os transportadores ficam saturados e não são mais capazes de aceitar novos elétrons, paralisando a cadeia transportadora.
  13. 13. Fosforilação oxidativa  A ATP sintase é uma enzima que catalisa a síntese de ATP.  O bombeamento de prótons para o espaço intermembranas pelos complexos I, III e IV, estabelece um gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna.  Os prótons retornarão à matriz mitocondrial através da ATP sintase desfazendo o gradiente eletroquímico.  A membrana mitocondrial interna impermeável aos prótons. ATP sintase tridimensional
  14. 14.  A ATP sintase usa a energia do gradiente de prótons para sintetizar ATP, a partir de ADP e Pi. Teoria Quimiosmótica e síntese de ATP ESPAÇO INTERMEMBRANAS MATRIZ MITOCONDRIAL
  15. 15. A cadeia transportadora de elétrons e a fosforilação oxidativa são eventos acoplados, interdependentes. Desacopladores  Desacopladores: atuam desfazendo o gradiente eletroquímico  Exemplos: - 2,4-dinitrofenol (DNP) - Carbonilcianeto-p-trifluorometoxifenilhidrazona (FCCP) - Termogenina A cadeia transportadora de elétrons funciona sem que haja síntese de ATP.(situações fisiológicas)
  16. 16. Termogenina: proteína desacopladora Tecido adiposo marrom de recém-nascidos e organismos hibernadores Termogenina Energia dissipada na forma de calor
  17. 17.  Glicólise – saldo de 2 ATPs e 2 NADHs.  No ciclo de Krebs – saldo de 2 ATPs (1 para cada volta no ciclo), 6 NADHs (3 para cada volta no ciclo) e 2 FADH2 (1 para cada volta no ciclo).  O NADH glicolítico pode entrar na mitocôndria por dois caminhos diferentes, ou seja, existem dois transportadores capazes de carregar esta molécula do citoplasma para a matriz mitocondrial. Saldo energético Etapa da respiração celular Fosforilação oxidativa Glicólise 2NADH x 3= 6 ATP Piruvato acetil-CoA 2NADH x 3= 6 ATP Ciclo de Krebs 6NADH x 3= 18 ATP 2FADH2 x 2= 4 ATP Total: 34 + 2 (glicólise) + 2 ciclo de Krebs = 38 ATP ou 36 ATP
  18. 18. Atividade proposta: Estudo dirigido para discussão em grupo Questão 1: Com base no que foi comentado na aula, explique como se dá o acoplamento entre cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa. Questão 2: Relacione a teoria quimiosmótica com o papel da termogenina na manutenção da temperatura corporal em recém-nascidos e organismos hibernadores. Questão 3: Como você explicaria a existência de uma mesma via metabólica presente desde os microrganismos até os seres mais complexos que conhecemos?
  19. 19. Próxima aula Tema: Visão geral do metabolismo de aminoácidos e lipídios e integração metabólica. Obrigada e até breve!!!

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