BIOQUÍMICA I

1º ano de Medicina

Ensino teórico

2007/2008

17ª aula teórica

Fosforilação oxidativa II

19-11-07

Capítulo 18 – Stryer, Biochemistry, 5ª edição

Objectivos

Descrever a síntese de ATP e explicar o envolvimento da força protomotriz (Teoria quimiosmótica)

Analisar os mecanismos de controlo da fosforilação oxidativa

Explicar o efeito de inibidores e desacopladores da cadeia respiratória mitocondrial

Avaliar a formação de espécies reactivas de oxigénio (ROS) e stresse oxidativo

Molecular Cell Biology 4.0 1602 (CRM)

Utilização do gradiente protónico para a síntese de ATP

Espaço intermembranar

Potencial membrana mitocondrial (m) elevado (-180 mV)

Gradiente de protões+

Potencial eléctrico

Força ‘proto-motriz’

Teoria Quimiosmótica

Fluxo de H+

pH (gradiente H+)

e

m = potencial MIT

(gradiente eléctrico)

FADH2

UQH2

2

3 H+

Síntese de ATP(ATP sintetase)

Os H+ fluem para a matriz via F0 rotação de c e alteração conformacional de F1 () síntese de ATP

Síntese de ATP:

Rotação de c (F0) – fluxo H+

+Alteração conformacional de associada a ()

Síntese de ATP (F1): Produção de 3 ATP por cada volta completa da subunidade

Síntese de ATPSíntese de ATP

Translocase ATP/ADP (= ANT)

Sistema da fosfato translocase: simporte de H2PO4

- e H+ para a matriz

Para a produção de 1 ATP são transportados

4H+ para a matriz

3

Molecular Cell Biology 4.0 1603 (síntese ATP)

O consumo de oxigénio depende O consumo de oxigénio depende da presença de ADPda presença de ADP

Produção de ATP após oxidação de NADH e FADH2

Síntese de 1 ATP (ATPsintetase): 3 H+ voltam à matrizSimporte H2PO4

-/H+: 1 H+ volta à matriz 4 H+/ 1 ATP

1 FADH2 8 H+ na matriz

8/4 fluxo de 2 ATP/FADH2

1 NADH 12 H+ na matriz

12/4 fluxo de 3 ATP/NADH

Se 1 FADH2 6 H+ na matriz

6/4 fluxo de 1,5 ATP/FADH2

Se 1 NADH 10 H+ na matriz

10/4 fluxo de 2,5 ATP/NADH

+ 32

36

Se “shuttle” NADH é malato/aspartato > nº moléculas ATP (38)

Oxidação completa da GlucoseOxidação completa da Glucose

Síntese de ATPGlicólise C. Krebs Fosforilação oxidativa

FCCPDNP (2,4-dinitrofenol)

Desacopladores da CRMDesacopladores da CRM

Proteínas desacopladoras UCP-(1-5)

Activação da UCP-1 e adaptação ao frioActivação da UCP-1 e adaptação ao frio

Proteínas desacopladoras (Termogenina)- hibernação, recém-nascidos, adaptação ao frio

- UCP-1 (tecido adiposo castanho)- UCP-2; UCP-3 (músculo esquelético); UCP-4; UCP-5

Boudina et al., Physiology (2006), 21: 250-258Mitochondrial uncoupling: a key contributor to reduced cardiac efficiency in DiabetesMitochondrial uncoupling: a key contributor to reduced cardiac efficiency in Diabetes

Activação da UCP e eficiência cardíacaActivação da UCP e eficiência cardíaca

Produção de radicais livres pela mitocôndriaProdução de radicais livres pela mitocôndria

Inibidores da CRM

Grazina M & Oliveira CR, Envelhecer Vivendo, 2001

Pi

ADP

I

II

IIIIV

H+ H+ H+ H+

ATP

2 e-

NADHSUCCINATO

QQ CC

MEM

MIM

Matriz rotenona, amital

Malonato3-NP

anti

mic

ina

CN-, azida

oligomicina

H2O

QHQH

QHQH22

OO22

OO22.-.-

HH22OO22

MnSOD

Fe2+

..OHOH

2 e-

2 e-

e-

e-

OO22

O2

Sub-unidades

MRC

danificadas

e-

H2O

Catalase

GSSG

GSHR SeGlPx2 GSH

Falência EnergéticaFalência Energética

Morte CelularMorte Celular

ONOOONOO--.NO

mtDNAmtDNA

G3P DHAPG3PDHm

2 e-

ESPÉCIES

REACTIVAS

DE OXIGÉNIO

(ROS)

DEFESAS

ANTIOXIDANTES

STRESS OXIDATIVO

MORTE CELULAR

Glutatião peroxidase

Glutatião reductase

Catalase

Superóxido dismutase

GSH

Vit C, E

HO●

O2●-

H2O2

…

Lesão de ácidos nucleicos lípidos proteínas

Stresse Oxidativo Stresse Oxidativo

ROSROS

AntioxidantesAntioxidantes

DOENÇA DE DOENÇA DE ALZHEIMERALZHEIMER

Teoria dos radicais livres

Factores Genéticos

Factores Ambientais

ROROSS

ROSROS

Declínio da função mitocondrial ao longo Declínio da função mitocondrial ao longo da idadeda idade

NEURODEGENERESCÊNCIANEURODEGENERESCÊNCIA

Teoria mitocondrial

DOENÇA DE DOENÇA DE ALZHEIMERALZHEIMER

CITOPATIAS CITOPATIAS

MITOCONDRIAIS OU MITOCONDRIAIS OU

DOENÇAS DA DOENÇAS DA

CRM/OXPHOSCRM/OXPHOS

• Todas as células necessitam de ATP

• Diferentes tecidos com diferentes

necessidades energéticas

• NÍVEL ENERGÉTICO CRÍTICO PARA

O APARECIMENTO DA DOENÇA

Münnich et al., 2001

Mitocôndria Central energética das células

Bibliografia AdicionalBibliografia Adicional

Hidratos de carbono:Hidratos de carbono:- Lehninger, 3ª Ed, 2000, Cap.9- Lehninger, 3ª Ed, 2000, Cap.9- McKee, 3ª Ed, 2003, Cap.7McKee, 3ª Ed, 2003, Cap.7- Devlin TM, 4ª Ed, 1997, Cap. 8Devlin TM, 4ª Ed, 1997, Cap. 8

Glicólise, glicogenólise, via das pentoses:Glicólise, glicogenólise, via das pentoses:- Lehninger, 3ª Ed, 2000, Cap.15- Lehninger, 3ª Ed, 2000, Cap.15- McKee, 3ª Ed, 2003, Cap.8McKee, 3ª Ed, 2003, Cap.8- Devlin Devlin TM, 4ª Ed, 1997, Cap. 7-8TM, 4ª Ed, 1997, Cap. 7-8

PDH, TCA:PDH, TCA:- Lehninger, 3ª Ed, 2000, Cap.16 (até pág 588)- Lehninger, 3ª Ed, 2000, Cap.16 (até pág 588)- McKee, 3ª Ed, 2003, Cap.9McKee, 3ª Ed, 2003, Cap.9- Devlin Devlin TM, 4ª Ed, 1997, Cap. 6TM, 4ª Ed, 1997, Cap. 6

Fosforilação oxidativa:- Lehninger, 3ª Ed, 2000, Cap. 19, pp 659-689- McKee, 3ª Ed, 2003, Cap. 10, pp 298-330- Devlin TM, 4ª Ed, 1997, Cap. 6- Baynes JW, 2ª Ed, 2005, Cap. 8

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Ensino teórico

2007/2008

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REVISÕES

20-11-07