Cadeia respiratória e fosforilação oxidativa

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LOCALIZAÇÃO CELULAR 
O metabolismo aeróbico oxidativo 
acontece nas mitocôndrias. 
A mitocôndria apresenta duas 
membranas, a externa e a interna. 
 
-O espaço entre a membrana externa 
e a interna é chamado de espaço 
intermembrana. 
- O ciclo de Krebs ocorre na matriz 
mitocondrial 
- A cadeia respiratória e a fosforilação 
oxidativa ocorrem na membrana 
mitocondrial interna, pois é onde as 
proteínas estão inseridas. 
 COMPLEXOS 
 
 
Esses complexos recebem esse nome 
pois são formados por vários 
componentes. 
• Os transportadores menores se 
deslocam pela membrana 
mitocondrial interna para capturar 
os elétrons 
• A atp síntase não é um 
transportador de elétron, ela é uma 
enzima que sintetiza o ATP, faz a 
fosforilação do ADP. 
 FLUXO DE ELÉTRONS 
 
No final do transporte de elétrons está 
a participação do O2. 
• O ciclo de Krebs remove hidrogênio 
das moléculas orgânicas e envia 
para a cadeia respiratória, que vão 
nas coenzimas reduzidas, o NADH 
e o FADH II. 
 FLUXO DO NADH 
• Essas coenzimas passam esses 
elétrons para os transportadores até 
chegar no O2 (aceptor final dos 
elétrons) 
• Isso ocorre porque no complexo I, 
quando o hidrogênio está chegando 
das moléculas de NADH, ele 
transfere o hidrogênio para o 
complexo I, mas para isso, o 
complexo I deve está oxidado. 
• Após a transferência, o NADH 
perde elétrons e fica oxidado (NAD) 
e o complexo I que recebeu o 
hidrogênio fica na forma reduzida. 
Isso é importante pois as moléculas 
de NAD está em uma quantidade 
limitada na mitocôndria, então com 
esse processo, está sendo 
permitido a reciclagem da NAD. 
• Agora, o complexo I transfere os 
elétrons para a coenzima Q, que 
leva esses elétrons para o 
complexo III, com isso, o complexo I 
fica oxidado e complexo III fica 
reduzido. 
• Os elétrons do complexo III são 
transferidos para o citocromo C, 
que depois são transferidos para o 
complexo IV. 
• No fim, os elétrons do complexo IV 
são transferidos para o oxigênio, 
que fica reduzido, se transformando 
em H2O (água). 
FLUXO DO FADH 
• A diferença é que os elétrons do 
FADH não passa pelo complexo I, e 
sim pelo complexo II. 
 
 
 
 
PORQUE OS ELÉTRONS DO FADH2 PASSAM 
PELO COMPLEXO II? 
 
Isso ocorre porque o FAD já faz parte 
do complexo II, já é formado nesse 
complexo, pois esse complexo é um 
transportador da cadeia respiratória e 
participa do ciclo de KREBS. 
 
Os complexos I, III, e IV, são 
transportadores e bombas de ions H+, 
que transportam ions H+ da matriz 
mitocondrial para o espaço Inter 
membrana e para isso, precisam de 
energia, essa energia vem do 
transporte de elétrons. Ou seja, o 
complexo pega uma parte da energia 
do elétron e utiliza para bombear íons 
da matriz mitocondrial para o espaço 
Inter membrana. 
• A energia do elétron é utilizada para 
fazer esse tipo de transporte porque 
a membrana mitocondrial interna é 
impermeável aos íons H+, ou seja, 
eles estão sendo lançados para o 
espaço Inter membrana, mas não 
conseguem voltar para a matriz 
mitocondrial pela membrana 
mitocondrial interna. Ou seja, a 
medida que os elétrons estão sendo 
transportados, rapidamente as 
bombas de íons estão enchendo o 
espaço Inter membrana de íons H+ 
que possui carga positiva, em um 
determinado momento, o espaço 
Inter membrana terá uma grande 
quantidade de carga positiva, e a 
concentração de ions h+ ficara 
maior do que a concentração na 
matriz mitocondrial. 
• A ATP síntase é um canal de 
prótons de ions H+. 
• A ATP sintase é o único local na 
membrana mitocondrial interna que 
permite o retorno desses íons H+ 
que estão no espaço Inter 
membrana para a matriz 
mitocondrial. 
O espaço intermembrana possui uma 
grande quantidade de íons H+, que 
estão acumulados devido a ação das 
bombas de ions. Então a tendencia é 
retornar pela ATP síntase. 
• Quando os íons passam pelo 
interior da enzima, ela é ativada, 
que permite que ela pegue o fosforo 
e adicione ele ao ADP formando 
ATP. 
O TRANSPORTE DE ELÉTRONS E A SÍNTESE 
DE ATP 
Formam um processo acoplado 
 
O fluxo de Íons H+ da matriz 
mitocondrial para o espaço 
intermembrana, gerando um gradiente 
de cargas positivas que se desfazem 
pois os ions h+ retornam para a matriz 
mitocondrial pelo interior da enzima, 
que a ativa e faz com que ela pegue o 
fosforo e adicione do ADP o 
transformando em ATP. 
DESACOPLADORES 
Inibem a síntese de ATP sem afetar o 
transporte de elétrons. 
Atravessa as membranas, associa-se aos prótons 
no espaço intermembrana e os transporta para a 
matriz mitocondrial 
 
Para que tenha a síntese de ATP, 
precisa ter o transporte de elétrons = 
Processo acoplado. 
O dinitrofenol atravessa a membrana 
mitocondrial externa e chega no 
espaço intermembrana. Ao chegar ele 
encontra várias cargas positivas e 
associa-se a elas e atravessa a 
membrana juntamente com elas. Ou 
seja, permite que os íons H+ retornem 
para a matriz mitocondrial sem passar 
pelo ATP síntase. 
Ou seja não ocorrerá a síntese de ATP 
mas o transporte de elétrons 
continuará ocorrendo normalmente. 
CONSEQUÊNCIA: 
 Antigamente as pessoas que 
utilizaram emagreciam rapidamente 
porém, também leva a morte pois 
inibia a síntese de ATP e aumentava a 
temperatura corporal e levava a 
desnaturação das proteínas. 
O DESACOPLADOR NATURAL 
 TERMOGENINA – Proteina 
desacopladora natural, abundante nos 
tecidos adiposo marrom de recém-
nascidos. 
 
Ela permite que os íons H+ que estão 
no espaço Inter membrana retornem 
para a matriz mitocondrial pelo interior 
dela, e não pela ATP síntase. Isso faz 
com que o recém-nascido se 
mantenha aquecido, que é a 
termogene sem tremor. 
 INIBIDORES DA CADEIA RESPIRATÓRIA 
 
Inibem o transporte de elétrons e a 
síntese de ATP. 
Esses inibidores são elementos que se 
ligam aos complexos das cadeias 
respiratórias ou a ATP sintase e inibe 
a ação deles. Podem fazer com que 
eles sejam bloqueados e não 
consigam mais receber elétrons. 
Ficam permanentemente reduzidas e 
não ficam oxidadas. 
 TOXIDADE DO OXIGÊNIO 
 
 
 
 
 
Quando o oxigênio recebe menos 
elétrons do que deveria, ele fica 
parcialmente reduzido, que é um 
radical. 
 
Se isso ocorrer no DNA e não for 
corrigido pode levar a mutações. 
Esses radicais são formados 
normalmente na nossa respiração. 
Porém, o corpo possui mecanismos 
para defender contra a ação desses 
radicais livres. 
Enzimas como a catalase, a 
superoxidesmutase neutralizam a 
ações desses radicais livres. 
Ela pega elétrons das moléculas e 
adiciona nesses radicais para que ele 
se estabilize. 
A medida que ocorre o 
envelhecimento, essa eficiência 
desses antioxidantes vai diminuindo, 
por isso alimentação de alimentos com 
ação antioxidante (Vitamina E e C) é 
muito importante. 
 
 
 
 
 
 
Radicais livres têm um elétron livre na última 
camada de valência. Por isso, são instáveis. 
Para se estabilizar, “roubam” elétrons de 
moléculas da célula. Eles se formam durante o 
processo de FO, sendo o radical superóxido o 
mais comumente formado, e o radical 
hidroxila, o mais deletério.