FIGURA 14.54Transportadores mitocondriais de metabólitos.

1. FIGURA 14.14Complexo piruvato desidrogenase de E. coli. (a) Micrografia eletrônica. (b) Modelo molecular (esferas brancas são as 24 subunidades transacetilase, esferas pretas são os 12 dímeros piruvato desidrogenase, esferas cinzas são os seis dímeros di-hidrolipoil desidrogenase. O complexo enzimático foi corado negativamente com fosfotungstato (x200.000).Cortesia do Dr. Lester J. Reed, University of Texas, Austin.

2. FIGURA 14.27(a) Micrografia eletrônica de mitocôndrias em hepatócitos de fígado de rato (x 39.600). (b) Micrografia eletrônica de mitocôndrias em fibras musculares de coração de coelho (x 39.600).Parte (a), cortesia de Dr. W. B. Winborn, Department of Anatomy, The University of Texas Health Science Center at San Antonio, e Electron Microscopy Laboratory, Department of Pathology, The Universty of Texas Health Science Center at San Antonio. Part (b) cortesia de Dr. W. B. Winborn, Department of Anatomy, The University of Texas Health Science Center at San Antonio, e Electron Microscopy Laboratory, Department of Pathology, The University of Texas Health Science Center at San Antonio

3. FIGURA 14.28Diagrama dos vários compartimentos submitocondriais. Esferas cinza representam localização da porção F1 da ATP sintase na membrana mitocondrial interna.

4. FIGURA 14.32Estruturas dos centros ferro-enxofre. Bem claras, enxofre inorgânico; cinza, enxofre em cisteína; e escuras, ferro.

5. FIGURA 14.34Modelo do complexo I. Elétrons são transferidos de NADH para ubiquinona (UQ) na membrana, do complexo I via FMN e vários centros FeS para N2, um grupo FeS específico, no domínio periférico. Transferência de elétrons de N2 para UQ no domínio da membrana forma UQH2, que difunde para a bicamada. Transferência de elétrons pelo complexo I também direciona quatro prótons da matriz, para cada dois elétrons transferidos. FIGURA 14.35Redução da ubiquinona (UQ) na membrana mitocondrial interna pelas flavoproteínas NADH, succinato, glicerol 3-fosfato e acil graxo-CoA desidrogenases.

6. FIGURA 13.12Neurotransmissores excitatórios versus inibitórios como agonistas para receptores canais iônicos ligante-dependentes. FIGURA 14.36Modelo da estrutura cristalina do complexo dimérico citocromo bc1. As α-hélices do citocromo b (cinza-claro) formam o domínio transmembrânico do complexo. O complexo se projeta 75 Å para a matriz e 38 Å para o espaço intermembranas. As cores que identificam as subunidades são mostradas à esquerda. ISP é proteína ferro-enxofre.Reimpresso com permissão de Kim, H., Xia, D., Yu, C.-A., Xia, J.-Z., Kachurin, A. M., Zhang, L., Yu, L. e Deisenhofer, J. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:8026, 1998. Figura generosamente cedida por Dr. J. Deisenhofer.

7. FIGURA 14.39Movimento proposto da proteína ferro-enxofre durante o transporte de elétrons pelo complexo citocromo bc1. Na posição “b”, o grupo ferro-enxofre (2Fe2S) do grupo de cabeça da proteína ferro-enxofre (ISP) fica ancorado sobre o citocromo b, próximo ao sítio QO. Na posição “c1”, o grupo de cabeça da ISP fica ancorado próximo ao heme do citocromo c1

8. FIGURA 14.41Modelo da estrutura cristalina da citocromo c oxidase da bactéria Paracoccus denitrificans. Subunidade I (12 hélices transmembrânicas) é cinza bem claro, subunidade II é (duas hélices transmembrânicas) é cinza e subunidade III (sete hélices transmembrânicas) é cinza mais escuro, com um fosfolipídeo mergulhado em cinza-médio. O fragmento de anticorpo usado para direcionar cristalização é cinza-claro.Reimpresso com permissão de Iwata, S., Ostermeier, C., Ludwig, B., Michel, H., et al. Nature 376:660, 1995. Direitos autorais (1995). Figura generosamente cedida por Professor S. Iwata. FIGURA 14.43Vias de transferência de elétrons pela citocromo c oxidase. Citocromo c liga-se à superfície da subunidade II e transfere elétrons para CuA. Elétrons são transferidos de CuA para heme a e, depois, para o centro binuclear (heme a3 e CuB), onde oxigênio é reduzido à água. Quatro prótons são transferidos para o centro binuclear para redução de oxigênio, e quatro prótons são bombeados através da membrana por um canal diferente.

9. FIGURA 14.44Visão geral da cadeia mitocondrial de transporte de elétrons indicando vias de transferência de elétrons e sítios de ligação de inibidores específicos, rotenona, amital, antimicina A, monóxido de carbono, azida sódica e cianeto de potássio. Ascorbato pode ser usado para reduzir citocromo c em presença de tetrametileno fenileno diamina.

10. FIGURA 14.45O gradiente eletroquímico consiste de um gradiente de cargas (Δψ) e de concentração de prótons (ΔpH) através da membrana mitocondrial interna. FIGURA 14.49Micrografia eletrônica de F1 mitocondrial.Generosamente cedida por Dr. Parsons. Reimpresso com permissão de Parsons, D. F. Science 140:985, 1963. Direitos autorais (1963) AAAS.

11. FIGURA 14.50Modelo da F1F0-ATP sintase mitocondrial, um motor molecular com rotação. Síntese de ATP ocorre nas subunidades β de F1, enquanto F0 contém um canal de prótons. As duas subunidades b de F0, juntamente com as subunidades α e β e a subunidade δ constituem um estator. Em F0, as subunidades c da membrana são ligadas pela haste contendo γ e ε de F1 e constituem um rotor. Prótons fluem pelas subunidades a e c de F0, fazendo o rotor girar; isso resulta em mudanças conformacionais das subunidades β, onde ATP é sintetizado. FIGURA 14.51O modelo de mudança de ligação para síntese de ATP pela ATP sintase. Cada subunidade β de F1 tem um sítio de ligação não-idêntico para ligação de nucleotídeo de adenina. A qualquer tempo, uma destas subunidades β está na conformação T (tight), que liga ATP fortemente, uma segunda está na conformação L (loose), que liga ADP1 e Pi fracamente, e uma terceira está na conformação O (open), que não liga nucleotídeos. O gradiente de prótons causa rotação da subunidade γ, o eixo central, que fica em contato com cada subunidade β em sucessão, produzindo uma mudança de conformação cooperativa, convertendo o sítio T em sítio O e liberando ATP, o sítio L em sítio T promovendo síntese de ATP, e o sítio O em sítio L, ligando ADP e Pi.1 No original – ATP – está errada. O correto é ADP,

12. FIGURA 14.52Complexo ATP sintase mitocondrial. (a) Vista lateral da estrutura do complexo F1 deduzida da estrutura do cristal. Três subunidades α (cinza-escuras) e três subunidades β (cinza-claras) alternam-se em torno de um eixo central, a subunidade γ (cinza). (b) Visão lateral da subunidade F1 na qual duas subunidades α e duas β foram removidas para revelar a subunidade γ central. Subunidades são coloridas como indicada na parte (a). (c) Visão superior do complexo F1 mostra subunidades α e β alternadas, circundando subunidade γ central.Reimpresso com permissão de Abrahams, J. P., Leslie, A. G. W., Lutter, R. e Walker, J. E. Nature 370:621, 1994. Direitos autorais (1994), Nature.

13. FIGURA 14.53Evidência experimental da rotação das subunidades  e c. Domínio F1 é ligado a uma lamínula coberta com níquel por resíduos de histidina geneticamente engenheirados na extremidade N-terminal das subunidades α. Biotina, covalentemente ligada a subunidades c, liga-se muito fortemente à proteína streptavidina, que é covalentemente ligada a um filamento de actina contendo uma sonda fluorescente. Adição de ATP, que é hidrolisado pela ATPase de F1, causa rotação do filamento de actina em uma direção, contanto que a subunidade c de F0 gire. Experimentos anteriores nos quais o filamento de actina foi ligado à subunidade γ forneceram evidências de que a subunidade γ também pode girar. Presumivelmente, ambas as subunidades γ e c giram como uma unidade.Redesenhado de Sambongi, Y., Iko, Y., Tanabe, M., Omote, H., et al. Science 286:1722, 1999.

14. FIGURA 14.54Transportadores mitocondriais de metabólitos.

15. FIGURA 14.55A translocase de adenina nucleotídeos e o transportador de fosfato.

16. FIGURA 14.56Lançadeiras de transporte para equivalentes de redução.

17. FIGURA 14.57Exportação de citrato gerado em mitocôndrias para o citosol onde serve como fonte de acetil-CoA para a biossíntese de ácidos graxos ou esteróides. FIGURA 14.58Transportador mitocondrial de cálcio.

18. FIGURA 14.59Ativação de UCP-1 por adaptação ao frio.Frio estimula liberação de norepinefrina de células nervosas simpáticas. A norepinefrina liga-se ao receptor β-adrenérgico, resultando em ativação de uma lipase, com produção de ácidos graxos livres, que ativam proteína condutora de prótons UCP-1

19. FIGURA 14.60Mapa dos genes do DNA mitocondrial.Os genes Co1, Co11 e Co111 codificam subunidades da citocromo c oxidase, ND codifica subunidades do complexo I, e AATPase codifica subunidades da AP sintase. As faixas pretas indicadas por letras únicas são os genes para tRNAs. LHON indica localização de mutações que causam neuropatia óptica hereditária de Leber. Mutações no tRNA para leucina (L) causam MELAS (encefalopatia mitocondrial, acidose láctica e atividade tipo-stroke), e aquelas no tRNA da lisina (K) causam MERRF (epilepsia mioclônica e fibras esgarçadas pretas.