Aula nº 13 respiração celular

Respiração Celular

Bioquimica 2012/13. Denise Colito

Respiração Aeróbica
• Fases:

1. Anaeróbia (glicólise): não necessita de oxigênio
para ocorrer e é realizada no citoplasma.

2. Aeróbia (ciclo de Krebs e cadeira transportadora
de elétrons): requer e presença de oxigênio e
ocorre dentro das mitocôndrias


Mitocôndria
• Formada por 2 membranas.

• Membrana externa é lisa e controla a entrada/saída de
substancias da organela.

• Membrana interna contém inúmeras pregas chamadas cristas
mitocondriais, onde ocorre a cadeia transportadora de elétrons.

• Cavidade interna é preenchida por uma matriz viscosa, onde
podemos encontrar várias enzimas envolvidas com a respiração
celular, DNA, RNA e pequenos ribossomos.

• É nessa matriz mitocondrial que ocorre o ciclo de Krebs.


Mitocôndria


Glicólise

• Quebra da glicose em duas moléculas de
piruvato + NADH + ATP


• Após a formação dos ácidos pirúvicos eles entram na
mitocôndria, sendo atacados então por desidrogenases e
descarboxilases.
• Logo, são liberados CO2, que são liberados pela célula e
hidrogênios que são capturados pelo NAD.
• O acetil formado combina-se com a Co-enzima A (Co-A) e a
nova molécula (Acetil-CoA) começa o ciclo de Krebs


Ciclo de Krebs

• São liberados vários hidrogênios, que são então
capturados pelos NAD e FAD, transformando-se em
NADH2 e FADH2.

• Ocorre também liberação de energia resultando na
formação de ATP


Ciclo de Krebs


Cadeia Transportadora de Elétrons
• Ocorre nas cristas mitocondriais.

• Também chamado de Fosforilação Oxidativa.

• É um sistema de transferência de elétrons
provenientes do NADH2 e FADH2 até a molécula de
oxigênio.


Cadeia Transportadora de Elétrons
• Os elétrons são passados de molécula para molécula
presente nas cristas mitocondriais chamados
CITOCROMOS.

• Quando o elétron “pula” de um citocromo para outro
até chegar no aceptor final (o oxigênio), ocorre
liberação de energia que é convertida em ATP.


COMPONENTES DA CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS

- NADH:Q oxidorredutase (I) *
- Succinato: Q-oxidorredutase (II)
- Q:citocromo c oxidorredutase (III) *
- Citocromo c oxidase (IV) *
- ATP-sintase Bioquimica 2012/13. Denise Colito

CADEIA RESPIRATORIA: 3 bombas de protons


COMPLEXO I: NADH-coenzima Q redutase
Contém cerca de 34 subunidades e massa de 880 kd

Primeira porta de entrada de
elétrons na cadeia - NADH

O complexo I contem uma molecula
de FMN que aceita dois átomos de
hidrogênio. Contém também os
centros ferro-enxofre, necessarios
para a tranferencia de hidrogenios
para a ubiquinona.

O fluxo de dois eletrons pelo complexo I leva ao
bombeamento de 4 H+ para for a da mitocondria.

NADH + H+ + Coenzima Q (ox) NAD+ + Coenzima QH2


COMPLEXO II – denominado Succinato Coenzima Q oxidorredutase
Contém 4 subunidades e massa de 140 kd

Segunda porta de entrada de
elétrons na cadeia – FADH2

O complexo II e o elo fisico entre
o ciclo de Krebs e a cadeia
respiratoria.

O complexo II nao bombea
protons para o espaco entre
membranas.

FADH2 + Coenzima Q (ox) FAD + Coenzima Q(red)

COMPLEXO III –Coenzima Q- citocromo c oxidorredutase
E um dimero e cada monomero contem 11 subunidades e massa de
250 kd

O fluxo de dois eletrons pelo complexo
III leva ao bombeamento de 4 H+ para
fora da mitocondria.

O complexo III contem os citocromos
b, c1 e c.
Cada citocromo contem um grupo
heme.
O complexo III contem tambem
centros ferro-enxofre.

Coenzima QH2 + Citocromo c (ox) Coenzima Q (ox) + Citocromo c (red)


Complexo IV – Citocromo c oxidase,
Contém cerca de 13 subunidades e massa de 160 kd

O complexo IV contem os citocromos a e a3 e
contem tambem tres ions cobre

O fluxo de dois eletrons pelo complexo IV
leva ao bombeamento de 4 H+ para fora
da mitocondria.

Citocromo c (red) + Citocromo a (ox) Citocromo c (ox) + Citocromo a (red)
Citocromo a (red) + Citocromo a3 (ox) Citocromo a3(red) + Citocromo a (ox)
Citocromo a3(red) + OXIGÊNIO Citocromo a3(ox) + H2O

ATP-sintase


Síntese de ATP

Os prótons bombeados para fora da membrana
interna da mitocôndria, VOLTAM para dentro da
mitocôndria através de um canal representado pela
ATP sintase

Ao voltar para dentro, ocorre liberação de energia
que é utilizada pela ATP sintase para a síntese de
ATP

ADP + Pi ATP sintase ATP

Fosforilação oxidativa

Rendimento Energético

Para 1 mol de NADH oxidado, a variação de
energia livre permite sintetizar 3 moles de ATP

Para 1 mol de FADH2 oxidado, a variação de
energia livre permite sintetizar 2 moles de ATP


A Oxidação das Coenzimas é feita pela CADEIA
DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS, localizada na
membrana interna da Mitocôndria


Na cadeia respiratoria, os eletrons fluem dos componentes com potencial de oxido-
reducao mais negativo para aqueles mais postivos.
Um agente redutor forte (como o NADH) tem a tendencia de doar eletrons e tem um
potencial de reducao negativo, enquanto um agente oxidante forte (como o O2) esta
pronto para aceitar eletrons e tem um potencial de reducao positivo.

ATP SINTASE

Formada por dois componentes:
Fo – Canal por onde passam os
prótons e F1 – Porção onde
ocorre a catálise


ATP SINTASE

Peter Mitchel, 1961 –
formulou a hipotese
quimiosmotica, na qual a
oxidacao e fosforilacao
estao acopladas por um
gradiente de protons.


C
A
D
E
I
A

ATP SINTASE

CONTROLE RESPIRATÓRIO

O transporte de elétrons e a síntese de ATP são processos
intimamente acoplados
Só há oxidação das coenzimas se houver síntese de ATP
ADP atinge concentrações limitantes na célula.
É o regulador dos dois processos
Quando ATP é consumido, ADP aumenta e há um estímulo
dos dois processos.
Quando há muito ATP, há pouco ADP e os dois processos
são mais lentos.


A Oxidação completa de 1 mol de GLICOSE a CO2 e H2O
produz 38 moles de ATPs

I – Glicose a 2 piruvatos – 2NADH, 2ATP
II- 2 piruvato a 2 Acetil-CoA – 2NADH
III- 2 Acetil-CoA pelo ciclo de Krebs – 6NADH, 2FADH2, 2GTP
10NADH, 2FADH2 ,2ATP, 2GTP

IV- 10NADH e 2FADH2 pela cadeia e PO – 34 ATP

Glicose + 6O2 + 38 ADP + 38Pi 6CO2 + 6H2O + 38 ATP


Resumindo...
• Glicólise: 2 ATPs + 2 NADH
• Formação do Acetil-CoA: 2 NADH + 2 CO2
• Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2FADH + 2 ATPs + 2
CO2
• Cadeia Transportadora de Eletrons:


Resumindo...
Cadeia Transportadora de Eletróns:
• NADH  3 ATPs
• FADH  2 ATPs

• 10 NADH  30 ATPs
• 2 FADH  4 ATPs
•  4 ATPs 38 ATPs


Inibidores da Cadeia de transporte de elétrons

Complexo I – Rotenona (inseticida), Barbitúricos
(hipnóticos, Amital)
Complexo II - Malonato
Ubiquinona (Coenzima Q) – não conhecido
Complexo III – Antimicina A
Citocromo c – não conhecido
Complexo IV – Cianeto, Monóxido de Carbono, Azida
sódica, Ácido sulfídrico

Estes compostos param o funcionamento da cadeia, não há síntese
de ATP e são potencialmente letais

Inibidores da cadeia de transporte de elétrons

Antimicina
A

Rotenona
Complexo 2 CN, CO,
Amital Azida
Malonato

O bloqueio da Cadeia termina bloqueando a síntese de ATP

Oligomicina – Liga-se a Fo e inibe a síntese de ATP

Oligomicina


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