1 Bioquímica MetabólicaCiclo do ácido cítrico fosforilação oxidativa

2 MITOCÔNDRIA Estrutura:

3 MITOCÔNDRIA Estrutura:Organização geral da mitocôndria. Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Fourth Edition.

4 MITOCÔNDRIA Composição Membrana externaLisa e permeável devido às porinas; Também possui colesterol. Espaço intermembranoso (intermembranas) Possui enzimas que usam o ATP para fosforilar outros nucleotídeos. Membrana interna Ácido graxo cardiolipina – dificulta a passagem de partículas com carga elétrica; Possui componentes da cadeia respiratória; Forma as chamadas cristas mitocondriais; Possui ATP-sintase e bomba de prótons. Matriz Centenas de enzimas, DNA, ribossomos e tRNAs.

5 MITOCÔNDRIA

6 PRODUÇÃO DE ENERGIA Catabolismo Estágio 1 de Produção de Acetil-CoAproteínas lipídeos e carboidratos Estágio 1 Produção de Acetil-CoA Estágio 2 Oxidação de Acetil-CoA Estágio 3 Transporte de elétrons e fosforilação oxidativa

7 CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Também conhecido como Ciclo de Krebs;Ocorre na mitocôndria; Utiliza o Acetil-CoA; Energia é liberada pela oxidação e conservada na forma de NADH e FADH2; Libera elétrons de alta energia.

8 CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Acetil-CoA Ciclo do ácido cítrico

9 Integração com outras vias metabólicasCICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Integração com outras vias metabólicas

10 Qual o destino destes transportadores de e-?CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Qual o destino destes transportadores de e-?

11 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVAEnvolve o transporte de elétrons até o O2 através da cadeia transportadora de elétrons (cadeia respiratória) e síntese do ATP; A cadeia transportadora de elétrons localiza-se na membrana mitocondrial interna.

12 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONSComponentes da cadeia respiratória Complexo I = NADH desidrogenase; Complexo II = succinato desidrogenase; Complexo III = ubiquinona (citocromo C oxidase); Citocromo C; Complexo IV = citocromo oxidase.

13 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONSNa reação catalisada pelo complexo I, a ubiquinona oxidada (Q) aceita um íon hidreto (2 e- e um H+) do NADH e um próton da água na matriz. Q

14 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONSOs e- alcançam a ubiquinona via complexos I e II; A ubiquinona reduzida QH2 funciona como um transportador móvel de elétrons e prórtons.

15 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONSA QH2 passa e- ao complexo III, que os passa a uma outra conexão móvel, o citocromo C.

16 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONSO complexo IV transfere elétrons do citocromo C reduzido ao O2; Os citocromos são proteínas transportadoras de elétrons que contêm ferro.

17 CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONSO fluxo de elétrons pelos complexos I, III e IV é acompanhado do fluxo de prótons da matriz para o espaço intermembranas; A energia de transferência dos elétrons é eficientemente conservada em um gradiente de prótons.

18 COMO UM GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO DE PRÓTONS É TRANSFORMADO EM ATP?FORMAÇÃO DO ATP COMO UM GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO DE PRÓTONS É TRANSFORMADO EM ATP? A membrana mitocondrial interna separa dois compartimentos de diferentes [H+], resultando em diferenças na concentração química (pH) e distribuição de cargas através da membrana. O resultado é a força próton-motora.

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20 FORMAÇÃO DO ATP A transferência de prótons através da membrana produz tanto um gradiente químico (pH) como um gradiente elétrico (); A membrana mitocondrial interna é impermeável aos prótons; Os prótons conseguem retornar à matriz mitocondrial apenas através de canais prótons-específicos (ATP sintase); Essa força próton-motora fornece energia para a síntese de ATP, catalisada pela ATP sintase.

21 FORMAÇÃO DO ATP ATP sintase:Tem dois domínios (subunidades) funcionais: F0 e F1; É um grande complexo enzimático presente na membrana mitocondrial interna; Catalisa a formação de ATP a partir de ADP e Pi; Também chamada de complexo V.

22 Ligações fosfoanidridoFORMAÇÃO DO ATP P O H N NH2 HO OH CH2 O- ADP P O H N NH2 HO OH CH2 O- -O ATP + H2O Ligações fosfoanidrido Ligações fosfoéster

23 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

24 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA2H+ 2H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ H+ H+ + + H+ H+ H+ _ _ _ _ + + _ _ _ _ _ _ _ H+ ½ O2 ½ O2 H2O H2O Fumarato Fumarato Succinato Succinato ADP + Pi NADH NADH H+ NAD+ NAD+ 3H+ ATP _ _ Potencial químico pH ( alcalino interior) Síntese de ATP dirigida pela força próton- motriz Potencial elétrico  ( negativo interior) _ _

25 BALANÇO ENERGÉTICO NA SÍNTESE DE ATPProdução de ATP na oxidação completa da glicose. Processo Produto ATP final Glicólise 2 NADH (citosólico) 3 ou 5 2 ATP 2 Oxidação do piruvato (2 por glicose) 2 NADH (mitocondrial) 5 Oxidação de acetil-CoA no ciclo de Krebs 6 NADH (mitocondrial) 15 (2 por glicose) 2 FADH2 3 2 ATP ou GTP Produção total por glicose 30 ou 32