Bioquímica II – Prof. Júnior

ENZIMASENZIMAS

Universidade Católica de Universidade Católica de GoiásGoiás

Departamento de BiologiaDepartamento de Biologia

BioquBioquímica IIímica II

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1 Membrana Mitocondrial Interna

2 Membrana Mitocondrial Externa

3 Espaço Intermembranas

4 Matriz Mitocondrial

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É desdobrada em numerosas cristas que aumentam grandemente a sua área superficial total. Ela contêm proteínas com três tipos de funções:

- aquelas que conduzem as reações de oxidação da cadeia respiratória

- um complexo enzimático chamado ATPsintetase, que produz ATP na matriz

- proteínas transportadoras específicas, que regulam a passagem para dentro e fora da matriz

Uma vez que um gradiente eletroquímico é estabelecido, através dessa membrana pela cadeia respiratória, para direcionar a ATPsintetase, é importante que a membrana seja impermeável a maioria dos pequenos íons.

1 Membrana Mitocondrial Interna

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Devido ao fato de conter uma grande proteína formadora de canais (Porina), a membrana externa é permeável a todas as moléculas de 5 kD ou menos

Outras proteínas existentes nesta membrana incluem as enzimas envolvidas na síntese de lipídeos mitocondriais e enzimas que convertem substratos lipídicos em formas que possam ser subseqüentemente metabolizados na matriz.

2 Membrana Mitocondrial Externa

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Contêm várias enzimas que utilizam o ATP proveniente da matriz para fosforilar outros nucleotídeos.

3 Espaço Intermembranas

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Contêm uma mistura altamente concentrada de centenas de enzimas, incluindo aquelas necessárias à oxidação do piruvato e ácidos graxos e para o ciclo de Krebs

A matriz contêm também várias cópias do DNA mitocondrial, ribossomos mitocondriais essenciais, RNAt, e várias enzimas requeridas para expressão dos genes mitocondriais.

4 Matriz Mitocondrial

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Descarboxilação Oxidativa do Descarboxilação Oxidativa do PiruvatoPiruvato

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Acetil-CoA/FasesAcetil-CoA/Fases

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Acetil-CoA/FasesAcetil-CoA/Fases

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Acetil-CoA/FasesAcetil-CoA/Fases

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Acetil-CoA/FasesAcetil-CoA/Fases

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Ciclo de Ciclo de

KrebsKrebs

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Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Substrato: Acetil CoA Produtos: 2x CO2 3x NADH 1x FADH2 1x GTP (ATP)

Fosforilação em nível de substrato:

GTP + ADP GDP + ATP Nucleotídeo quinase

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Ciclo Ciclo

de Krebsde Krebs

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Ciclo de Krebs/FinalidadeCiclo de Krebs/Finalidade

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Fosforilação oxidativaFosforilação oxidativa

Pares Redox (NAD+/NADH, FAD/FADH2):

Oxidação de um composto é acompanhada da redução de outro.

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Fosforilação oxidativaFosforilação oxidativa• Ocorre nas cristas mitocondriais• Também chamado de cadeia transportadora de

elétrons• É um sistema de transferência de elétrons

provenientes do NADH2 e FADH2 até a molécula de oxigênio

• 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

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Fosforilação oxidativaFosforilação oxidativa

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Fosforilação oxidativaFosforilação oxidativa• Citocromos a, b e c: Os citocromos

constituem uma família de proteínas “coloridas” que são relacionadas com a presença de um grupo HEME em que um átomo de ferro ligado a 4 átomos de nitrogênio.

• O átomo de ferro muda do estado férrico (FeIII) para o ferroso (FeII) toda vez que aceita um elétron. Um anel de porfirina similar ao citocromo está relacionado com a cor vermelha (ligada ao átomo de ferro) do sangue e a à cor verde (ligado a um átomo de magnésio) das plantas.

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Complexo I e II transfererem e- para a Ubiquinona (Coenzima Q) móvel. Complexo I bombeia 4 H+

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Ubiquinona transfere para o Complexo III que recebe 1 e- apenas. Contem citocromo (heme proteína) b e c1 Cit b serve para a reciclagem de e- junto com a Q ligada. Complexo III bombeia 2 H+

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Cit c móvel transfere e- para o complexo IV que possui 2 grupos heme (a e a3) e 2 cobres (CuA e Cu B). Formam-se 2 H2O pelo fluxo de 4e- e 4 H+ pela redução de 1 O2.Complexo IV bombeia 4 H+

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•UQ na membrana transfere 1 eUQ na membrana transfere 1 e-- para Fe-S do Complexo III – cit c (que para Fe-S do Complexo III – cit c (que leva para Complexo IV)leva para Complexo IV)• Outro eOutro e-- transferido para o cit b transferido para o cit bL L e depois be depois bHH que passa para outra UQ que passa para outra UQ ancorada no complexo (UQancorada no complexo (UQ..). ). • Em um segundo ciclo a UQEm um segundo ciclo a UQ.. Ancorada recebe o 2º e- e pode começar seu Ancorada recebe o 2º e- e pode começar seu ciclo. A outra UQ volta ao complexo I ou II. ciclo. A outra UQ volta ao complexo I ou II.

Para a oxidação de 2 UQ que chegam tem a redução de 1 UQ ancoradaPara a oxidação de 2 UQ que chegam tem a redução de 1 UQ ancorada

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Complexo VComplexo V

FO bomba de protonsF1: ATP sintase3 unidades b ligam se a ATP, ADP e Pi.Cada uma tem uma conformação especifica num dado momento

Forma T: Atividade cataliticaForma T: Atividade cataliticaForma L: liga substratos fracamente (s/ at Forma L: liga substratos fracamente (s/ at catalitica)catalitica)Forma O: Aberta. Pouca afinidade por substratosForma O: Aberta. Pouca afinidade por substratosPassagem de protons mudanca T-O L-T O-LPassagem de protons mudanca T-O L-T O-L

(Portão prótons)

(Liga F0-F1)

Regula ATPase

O

L

TADP +

Pi

ATP

ATP

O

L

TADP + Pi

ATP

ATP

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Fosforilação oxidativaFosforilação oxidativa

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Fosforilação oxidativaFosforilação oxidativa

Fosforilação OxidativaADP

ATP

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Fosforilação oxidativaFosforilação oxidativa

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Resumindo…Resumindo…