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FOSFORILAÇÃO  OXIDATIVA  Catabolismo  da  Glicose  

Formação  de  grandes  quanJdades  de  ATP  por  meio  da  oxidação  do  Hidrogênio  Oxidar  significa  perder  elétrons  (90%  do  ATP  total  produzido)  

Ciclo  do  ácido  cítrico  ou  ciclo  de  Krebs  

•  Sequência   de   reações   químicas   em   que   a  porção  aceJl   (da  AceJl-­‐CoA)  é  degradada  em  dióxido  de  carbono  (CO2)  e  átomos  de  H.  

*Reação  resultante:  2Ace?l-­‐CoA  +  6H2O  +  2ADP  !  4CO2  +16H  +2CoA  +  2ATP  

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Papel  importante  do  ciclo  de  Krebs:  Liberação  de  átomos  de  Hidrogênio  

•  Para  cada  molécula  de  AceJlCoA  que  entra  no  ciclo,  16  átomos  de  H  são  liberados  

•  4  átomos  de  H  são  liberados  na  glicólise  

•  4H  durante  a  formação  do  AceJlCoa  

•  16  átomos  no  ciclo  de  Krebs    

2Ace?l-­‐CoA  +  6H2O  +  2ADP  !  4CO2  +16H  +2CoA  +  2ATP  

24  H  são  liberados  no  total  para  cada  

molécula  de  glicose  

Formação  do  ATP  

•  Apesar  de   toda  a   complexidade  dos  processos  envolvidos   na   glicólise   e   no   ciclo   do   ácido  cítrico  (Krebs)  quanJdades  muito  pequenas  de  ATP  são  formados:  

•  Glicólise:  2  ATP  •  Ciclo  do  ácido  cítrico:  2  ATP  para  cada  molécula  de  glicose.  

Já  na  FOSFORILAÇÃO  OXIDATIVA  grandes  quan?dades  de  ATP  são  formadas  

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Fosforilação  OxidaJva  

•  Oxidação   dos   átomos   de   Hidrogênio   que  foram   liberados   nos   estágios   iniciais   da  degradação  da  glicose.  

 

Como  ocorre  a  liberação  dos  átomos  de  Hidrogênio?  

Substrato    

H  

H  

Exemplo:    α-­‐cetoglutárico  +  NAD  àNADH  +  H+  +  ácido  succínico      

+  NAD  à  NADH  +  H+    +  Substrato      

Catalisada  pela  enzima  DESIDROGENASE  

Os  átomos  de  H  são  removidos  aos  pares:  

•  1H  se  torna  rapidamente  um  íon  de  hidrogênio  (H+)  

•  Outro  H  se  acopla  ao  NAD+  para  formar  NADH  

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Mecanismo  da  fosforilação  oxida?va  para  formar  grandes  quan?dades  de  ATP  

A  oxidação  do  hidrogênio  é   realizada  

na   mitocôndria   por   uma   série   de  

reações   catalisadas   por   reações  

enzimá?cas  

Reações  que  ocorrem  na  fosforilação  oxida?va  (na  matriz  mitocondrial)  

1.  O  desJno  final  do  NADH  e   do   H+   é   liberar   outro  íon  de  H+  e  o  NAD+  (pode  ser   reuJlizado   novamente  no  ciclo  de  Krebs)  

  *Fo rnece   á tomos   de  h i d r o g ê n i o   p a r a   s e r em  oxidados  (perderem  elétrons)  

Membranas  da  Mitocôndria  

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Reações  que  ocorrem  na  fosforilação  oxida?va  (na  matriz  mitocondrial)  

 2.   Os   elétrons   reJrados   dos  átomos   de   Hidrogênio   entram  imediatamente   em   cadeia   de  aceptores   de   elétrons   para   o  transporte  de  elétrons.  (isso  ocorre  na  camada   interna  da   membrana   mitocondrial   –membrana  pregueada.  

Membranas  da  Mitocôndria  

O  que  são  aceptores  de  elétrons?  (também  Chamados  de  citocromos)  

•  Os   elétrons   liberados   do   H   são   recebidos   por  algumas   moléculas   (aceptores)   presentes   na  membrana  interna  da  mitocôndria.  

Citocromos  =  Moléculas  que  podem  ser  reduzidas  (aceitação   de   elétrons)   ou   oxidadas   (   rejeitando  elétrons)  •  Exemplos  de  citocromos:  Flavoproteína,  diversas  proteínas   de   sulfeto   de   ferro,   ubiquinona,  citcromos  B,  C1,  C,  A  e  A3.  

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Reações  que  ocorrem  na  fosforilação  oxida?va  (na  matriz  mitocondrial)  

  Os   elétrons   “pulam”   (são  transferidos)   de   um   aceptor  (citocromo)  para  outro  até  que  finalmente   aJnge   o   citocromo  A3   (citocromo   oxidase)   –   que  cede  2e-­‐  para  o  oxigênio.  •  Oxigênio   é   o   aceptor   final  dos  elétrons  

Oxigênio   se   acopla   então   aos  Íons  H+  Para  Formar  Água      

Membranas  da  Mitocôndria  

Durante  o  transporte  de  elétrons,  pela  cadeia  de  transporte  de  elétrons  uma  

grande  quanJdade  de  energia  é  liberada  •  Essa   energia   é   usada   para  b o m b e a r   o s   í o n s   d e  hidrogênio   da   matriz   interna  para   a   câmara   externa   (entre  as   membranas   internas   e  externas)  

•  Grandes  quanJdades  de  H+  na  câmara   externa   gera   um  potencial   negaJvo   na   matriz  interna.  

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Bomba  de  Hidrogênio  

Câmara  externa  

Grandes  quan?dades  de  H+  na  câmara  externa  gera  um  potencial  nega?vo  na  matriz  interna.  

1.  ELÉTRONS  são  transferidos  de  um  aceptor  a  outro  liberando  energia  2.  Energia  é  usada  para  bombear  íons  de  hidrogênio  da  matriz  interna  para  a  câmara  

externa    

INTERNA  

Formação  do  ATP    

Existe   na   membrana   interna   da   mitocôndria  uma  grande  proteína:  ATPase  

Conversão  do  ADP  em  ATP  

Elevada  concentração  H+  

Grande  diferença  de  potencial  

Faz  com  que  os  íons  de  H+  fluam  pela  ATPase  

A  energia  derivada  deste  fluxo  íons  de  H,  é  usada  

pela  ATPase  para  converter  ADP  em  ATP  

(acopla  o  radical  fosfato(P),  acrescentando  assim  uma  ligação  de  alta  

energia)  

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A  etapa  final  •  Todo  o  ATP  produzido    ao  final  da  fosforilação  oxidaJva   é   transferido   do   interior   da  mitocôndria  de  volta  para  o  citoplasma  celular  

•  Para  cada  2  elétrons  que  passam  pela  cadeia  transportadora   são   sinte?zadas   até   3  moléculas  de  ATP.  

2  átomos  de  Hidrogênio  ionizados  

2  elétrons   3  ATP  

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Quantas  ATP  são  liberadas  na  fosforilação  oxidaJva?  

•  Durante   todo   o   esquema   de   quebra   de   1  molécula  de  glicose:  total  de  24  átomos  H.  

•  20   destes   átomos   são   oxidados   na  mitocôndria.   Cada   2   átomos   de   H   oxidados  liberam  3  ATP.    

 =  Perfazendo  um  total  de  30  moléculas  de  ATP  liberadas.  

Reações  que  ocorrem  na  fosforilação  oxida?va  (na  matriz  mitocondrial)  

Separam  cada  átomo  de  H  em  íon  hidrogênio  e  1  elétron                            (  H+    +    e-­‐  )  

Oxigênio    O2  (  dissolvido  no  LIC)    

Quan?dades  enormes  de  energia  são  liberadas  para  formar  ATP  

ADP   ATP  

H2O  pulmão  

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Resumo  da  formação  do  ATP  durante  a  quebra  de  cada  molécula  de  GLICOSE  

•  Glicólise:  4  moléculas  de  ATP  são  formadas  e  2  são  gastas  (ganho  de  2  moléculas  de  ATP)  

•  Durante  cada  revolução  no  ciclo  do  ácido  cítrico:  1  molécula  de  ATP  é  formada.  Como  são  2  moléculas  de  piruvato  a  parJr  de  uma  molécula  de  glicose:  (ganho  de  2  moléculas  de  ATP)  

•  Fosforilação  oxidaJva:  20  átomos  de  H  são  oxidados  com  liberação  de  3  ATP  para  cada  2H  (  total  de  30  ATP).  

•  Outros  4H  também  liberados,  pela  desidrogenase  e  assim  outras  4  moléculas  de  ATP  são  liberadas.  

TOTAL:  38  MOLÉCULAS  DE  ATP  

Respiração  celular  

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Estudo  dirigido  

1.  Qual   o   papel   do   oxigênio   na   fosforilação  oxidaJva?  

2.  Durante  o  transporte  de  elétrons,  pela  cadeia  de  transporte   de   elétrons,   a   energia   liberada   é  uJlizada  para  síntese  do  ATP,  como  isso  ocorre?  

3.  Quantos   ATP   são   produzidos   na   fosforilação  oxidaJva?  

4.  Quantos  ATP  são  produzidos  no  catabolismo  de  1  molécula  de  glicose?  

Desafio  

•  Faça   um   esquema  mostrando   como   ocorre   a  fosforilação  oxidaJva  desde  o  momento  que  o  NADH   penetre   na   camada   interna   da  mitocôndria.  

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Entendendo  o  hidrogênio  

Sugestão  de  vídeos  complementares  

•  hvps://www.youtube.com/watch?v=VU1-­‐eY7iKKM#t=177  

•  hvps://www.youtube.com/watch?v=cLYtmjOAvPA