cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa

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cadeia transportadora de elétrons e
fosforilação oxidativa
todas as etapas oxidativas na degradação dos
carboidratos, gorduras e aminoácidos convergem para
esse estágio final de respiração celular
obs: é na respiração celular que há a maior produção de
atp (em comparação com, por exemplo, a glicólise)
- a cadeia acontece na membrana interna
a respiração celular acontece em três estágios principais
1)produção de acetil-coa (principal substrato do ciclo
de krebs)
2)oxidação do acetil-coa (ciclo de krebs)
3)cadeia transportadora de elétrons e fosforilação
oxidativa
obs: o impedimento em uma das etapas vai
comprometer a produção de atp e a respiração celular.
simplificando:
aminoácidos/proteínas, carboidratos e lipídeos
↓
acetil-coa (1 etapa)
↓
ciclo de krebs (2 etapa)
↓
cadeia transportadora de elétrons/ fosforilação
oxidativa (3 etapa)
(com respiração celular e formação de atp)
-entrega de elétrons por nadh e fadh2:
A maioria dos elétrons que chega para a cadeia
transportadora vem do ciclo de krebs a partir do nadh e
do fadh2, que vão dar seus elétrons para as moléculas
próximas ao início da cadeia de transporte.
mitocôndrias
-é o local onde ocorre a cadeia transportadora de
elétrons e a fosforilação oxidativa
-os complexos que compõem a cadeia estão presentes na
membrana interna da mitocôndria
-são consideradas a usina de força da célula, onde será
produzida uma maior quantidade de atp.
processo de transporte de elétrons:
-Processo de múltiplas reações de oxirredução pois vai
haver um fluxo de “doar e receber” elétrons.
obs: quem doa= oxida
quem recebe= reduz
-os elétrons fluem a favor de uma diferença de
potencial elétrico. a medida que os elétrons são
liberados a energia também vai variando.
-o fluxo de elétrons é acoplado ao transporte de prótons. a
medida que os elétrons fluem vai gerar uma bomba de
prótons que passem da matriz ao espaço intermembranar e
depois voltem.
-entrega de elétrons ao O2 -> oxigênio formando água na
cadeia transportadora
-produção de atp (fosforilação oxidativa)
-cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa
são processos acoplados.
componentes da cadeia transportadora de elétrons
consiste em uma série de proteínas (transportadores de
elétrons) que possuem grupos prostéticos fortemente
ligados, capazes de doar e de receber elétrons. -> são os
complexos
A oxidação de combustíveis metabólicos libera elétrons que
são entregues pelas desidrogenases (enzimas que fazem com
que os elétrons possam ser levados aos complexos certos) a
transportadores específicos, reduzindo-os.
Os elétrons serão entregues ao O2 - reduzido a água.
transportadores de elétrons
Além do nadh e do fadh2, outros tipos de transportadores de
elétrons estão presentes na cadeia respiratória.
-ubiquinona (coenzima q)
-citocromos (grupo heme proteínas)-a,b,c
-proteínas ferro-enxofre
vão viabilizar a passagem de elétrons entre os complexos
obs: para cada nadh que fornece hidrogênio são produzidos
2,5 atp e para cada fadh2 são 1,5 atp
nadh ou outro substrato doador
↓
passa pelas proteínas ferro-enxofre para ele entregar
para a
↓
ubiquinona (uq-coq)
↓
citocromos
↓
oxigênio
obs:
-ferro-enxofre entrega para a ubiquinona
-A ubiquinona entrega do 1 pro 3 e do 2 pro 3, além de
conseguir se movimentar na membrana interna.
-os citocromos vão passar do 3 pro 4 e do 4 para o
oxigênio.
obs: o objetivo desse transporte de elétrons é chegar até
o oxigênio que depois vai ser utilizado pelos nossos
tecidos e células na resp. celular. se algo interromper
esse percurso pode causar hipóxia ou asfixia.
caminhos pelos complexos
1 - 3 - 4
2 - 3 - 4
obs: a transferência de elétrons para o oxiGẽnio é
totalmente exergônica (vai liberando energia de
acordo com o fluxo de elétrons).
complexos
-complexo 1: catalisa a transferência de elétrons até a
ubiquinona a partir de nadh. (ubiquinona transfere
até os citocromos para o fluxo continuar)
-complexo 2: catalisa a transferência de elétrons até
ubiquinona a partir de succinato (do ciclo de krebs)
-> através de fadh2
obs: tem comunicação entre elétrons 1 e 2?
não, pois eles são independentes. De acordo com os
caminhos o 1 passa pro 3 e o 2 passa pro 3 mas eles não
passam entre si.
-complexo 3: transporta elétrons da ubiquinona até
citocromo e complexo 4
-complexo 4: completa a transferência transportando os
elétrons do citocromo para o oxigênio.
hipóxia, asfixia:
quando os elétrons não chegam ao oxigênio ou chegam com
deficiência. Podem causar danos cerebrais e cardíacos que
são sistemas que precisam de oxigênio.
anaerobiose - piruvato vai formar lactato - acidose
-entrega e- para o complexo 1: nadh
-entrega e- para o complexo 2: fadh2
-ubiquinona (uq) entrega do 1 para o 3 e do 2 para o 3
-citocromo c leva do 3 para o 4 e depois para o oxigênio
obs: os complexos 1, 3 e 4 são bombeadores de prótons que
com o fluxo de elétrons eles vão bombear os prótons para
a parte intermembranar, aumentando sua concentração
nessa parte mais externa. depois, eles vão voltar pelas
atpases, que são canais por onde os prótons entram e tem
sua conformação adicionada a um fosfato de atp.
complexo 4
-enzima citocromo oxidase (se essa enzima ou o
complexo for inibido vai impedir a chegada de elétrons
ao oxigênio)
-promove a redução de oxigênio a água
-funciona como bomba (lançadeira) de prótons
o fluxo de elétrons é acoplado:
À medida que os elétrons se movem para níveis de
energia mais baixos, os complexos capturam a energia
liberada e a utilizam para bombear íons h + (prótons)
da matriz para o espaço intermembranar.
a energia produzida com o movimento dos elétrons é
armazenada como um gradiente eletroquímico que
pode ocasionar:
-diferença de ph (passagem de h+)
-diferença de cargas elétricas
obs: os prótons, ao retornar a matriz mitocondrial
produzem atp.
quem sintetiza o atp?
-a enzima atp sintase (complexo proteína-membrana) é a
responsável pela síntese de atp.
- a porção fo vai estar na membrana interna da
mitocôndria enquanto a porção f1 vai estar na matriz.
porção f1:
-vários sítios de ligação para atp e adp
porção Fo (uma proteína integral de membrana):
ligação da porção f1 à membrana mitocondrial interna
a oligomicina (antibiótico) bloqueia essa porção (se
bloquear não entra prótons e não produz atp)
obs: a atp-sintase também é conhecida como complexo 5
Os prótons vão retornar e quando entram uma força
motriz faz com que mude a conformação da f1 e o adp
seja fosforilado formando o atp.
obs: a relação atp/adp é o principal fator que regula a
atividade da cadeia transportadora e da síntese de atp.
inibidores da passagem de elétrons ao O2
processos acoplados: cadeia de elétrons - fosforilação
oxidativa (alterações neles prejudicam tanto a síntese
de atp quanto o transporte ao oxigênio devido esse
acoplamento).
-cn e co (gases venenosos que agem principalmente
no complexo citocromo oxidase, impedindo a
transferência de elétrons ao oxigênio).
-antimicina a (antibiótico que inibe o complexo 3
fazendo com que os elétrons não cheguem no 4)
-rotenona (inseticida que inibe o complexo 1,
debilitando a cadeia)