aula cadeia respiratória

CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Profª: Dra. Aline Souza

Conteúdo da aula

1. Visão geral do Metabolismo Oxidativo 2. Revisão do Ciclo do Ácido Cítrico 3. Visão geral da Cadeia Transportadora de Elétrons 4. Componentes da CTE 5. Transporte de elétrons 6. Fosforilação Oxidativa 7. Lançadeiras 8. Inibidores/Desacopladores 9. Rendimento Energético 10. Correlações Clínicas

Visão Geral do Metabolismo Oxidativo

Citrato

Succinato Fumarato

Oxaloacetato

Cadeia Respiratória

Acetil-CoA

Aminoácidos

Glicose

Ácidos

Graxos

Estágio 1: Produção de Acetil-CoA

Estágio 2: Oxidação de Acetil-CoA

NADH FADH Estágio 3:

Transferência de elétrons e fosforilação 2 H+ + ½ O2

H2O

ATP ADP

Ciclo do Ácido Cítrico

Visão geral da Cadeia Transportadora de Elétrons

Espaço intermembranas

Matriz mitocondrial

Mitocôndria

Transportadores Mitocondriais

Componentes da CTE

CTE

Fixos

Complexos Proteicos

Ptn

Fe-S

Grupo heme

Móveis

Ubiquinona Citrocomo c

Coenzimas

NADH FADH2

Estrutura dos Complexos da CTE

Complexo I

Complexo III Complexo IV

Complexo II

Ubiquinona ou Coenzima Q

Ubiquinona (Q) (Totalmente oxidada)

Radical Semiquinona (.QH)

Ubiquinol (QH2) (Totalmente reduzida)

Estrutura do NAD+ e NADH

Adenina

Nicotinamida

Ribose

Estrutura do FAD e FAD(2)H Flavina

Adenina

Reação de Óxido-Redução

Tipos de Reações de Óxido-Redução

1. Reações de transferência apenas de elétrons

2. Reações de transferência de elétrons e prótons

Complexo I: NADH desidrogenase

Complexo II: Succinato desidrogenase

Succinato Fumarato

Matriz

Espaço intermembranas

Entrada de equivalentes redutores da β-oxidação

FTE:Q oxidorredutase

Ácido graxo Enoil-CoA

Acil-CoA desidrogenase

FTE

FTE= Flavoproteína transferidora de elétrons

Papel da Ubiquinona

Ubiquinona

Complexo I

NADH desidrogenase

Complexo II

Succinato

desidrogenase

Acil-CoA desidrogenase

Complexo III: Citocromo bc1

Espaço intermembranas

Matriz mitocondrial

Oxidação do primeiro QH2

Oxidação do segundo QH2

Complexo IV: Citocromo c oxidase

Fluxo de Elétrons

NADH NAD+

FMN

Fe-S

Succinato Fumarato

FAD

Fe-S

Cit c1

Fe-S Cit a

Cit a3

O2 2 H2O

QH2

Cit c

Fluxo de Prótons

Fosforilação Oxidativa

Força

Próton-Motriz

Alteração Conformacional

Síntese de ATP

Acoplamento Quimiosmótico

Acoplamento Conformacional

Fosforilação Oxidativa ATP sintase (Complexo V)

Acoplamento Quimiosmótico

Acoplamento Conformacional

O =open β Vazia

L = loose Ligação fraca

βADP

T = tight Ligação forte

βATP

Catálise Rotacional

http://www.iubmb-nicholson.org/swf/ATPSynthase.swf

Como o NADH produzido no citosol entra na CTE?

Lançadeira Malato-Aspartato

Espaço Intermembranas

Matriz

Aspartato aminotransferase

Aspartato aminotransferase

Transportador Glutamato-Aspartato

Transportador Malato-α-

cetoglutarato

Malato Malato

Glutamato Glutamato

Aspartato Aspartato

α-cetoglutarato α-cetoglutarato

Malato desidrogenase

Malato desidrogenase

Oxaloacetato Oxaloacetato

Lançadeira Glicerol-fosfato

Glicólise

Glicerol 3-fosfato

Diidroxiacetona fosfato

Glicerol 3-fosfato desidrogenase mitocondrial

Glicerol 3-fosfato desidrogenase

citosólica

Transportadores Mitocondriais

Fosfato translocase

Adenina nucleotídeo translocase

Espaço intermembranas

Matriz

Como a CTE pode ser inibida

Inibidores da CTE

Rotenona Amital

Malonato

Antimicina A

Cianeto(CN-) Azida (N3

-) Monóxido de carbono (CO)

Oligomicina

Desacopladores da CTE

Dinitrofenol

DNP - Pílula da Dieta

“A maioria de nós não acredita que um

comprimido de emagrecimento

poderia nos matar.”

Desacopladores da CTE

Valinomicina

Espaço intermembranas Matriz

Desacopladores da CTE

Rendimento Energético da Oxidação da Glicose

2 Piruvato

2 Acetil-CoA

1 NADH = 2,5 ATP

1 FADH2 = 1,5 ATP

Glicose

5 ATP

5 ATP

15 ATP

3 ATP

Por que o rendimento da oxidação da glicose pode

ser de 30 ou 32 ATPs?

Resumo da CTE

http://highered.mheducation.com/sites/0072507470/student_view0/chapter25/animation__electron_transport_system_and_atp_synthesis__quiz_1_.html

Qual a importância médica deste processo?

Correlações Clínicas

Cadeia

Transportadora

De Elétrons

Doenças OXPHOS

Doenças associadas a EROs

Doenças OXPHOS

• Causas Mutações no mtDNA ou nDNA

Doenças OXPHOS por mutações no mtDNA

1. Síndrome de Kearns-Sayre 2. Síndrome de Pearson 3. MERRF - Epilepsia mioclônica e doença de fibras rajadas

de vermelho 4. MELAS - Miopatia mitocondrial, encefalopatia, acidose

láctica e episódios semelhantes a AVC 5. Doença de Leigh - Encefalopatia necrotizante subaguda 6. LHON - Neuropatia óptica hereditária de Leber

Doenças OXPHOS

• DNA nuclear maioria das 1000 ptn necessárias para CTE

• Diferenças: • nDNA autossômica recessiva • mtDNA herança materna

• Maior evidência das doenças OXPHOS:

a) Tecido Nervoso b) Coração c) Músculo Esquelético d) Rins

LHON

Artigo: Revista de Neurociências

http://revistaneurociencias.com.br/edicoes/2001/RN%2009%2002/Pages%20from%20RN%2009%2002-4.pdf

Formação de Espécies Reativas de Oxigênio O2

O2-

H2O2

H20 + OH.

H20

1 e-

1 e- + 2 H+

1 e- + 1 H+

1 e- + 1 H+

Superóxido

Peróxido de Hidrogênio

Hidroxil

Onde ocorre formação de EROs na CTE?

Principal sítio de formação de EROs na CTE

Ubiquinona (Q) (Totalmente oxidada)

Radical Semiquinona (.QH)

Ubiquinol (QH2) (Totalmente reduzida)

Fontes de Radicais Livres

Quais os danos causados por EROs?

Lipoperoxidação

Lesão ao DNA

Dano às proteínas

Estados Patológicos Associados a EROs

Radicais

Livres

Respiratório

- Bronquite enfisematosa

- Asma

SNC

- Parkinson

- Alzheimer

- ELA

Circulatório

-Aterosclerose

- Trombose

- Hipertrofia

Urinário

- Insuficiência Renal Aguda

Multiórgão

- Câncer

-Envelhecimento

- Isquemia

Digestório

- Doença hepática

- Pancreatite

Doença de Parkinson

Artigo: Revista da Associação Médica Brasileira

http://www.scielo.br/pdf/ramb/v43n1/2075.pdf

Lehninger

Marks

Devlin

OBRIGADA!