Questionário Dirigido 10 Glossário - Cadeia de Transporte de Elétrons e Fosforilação Oxidativa

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ESA0222: QUESTIONÁRIO DIRIGIDO + GLOSSÁRIO
TEMA 10 – CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS E FOSFORILACAO OXIDATIVA
Turma: T1 & T3 Ano/Semestre: 2021_01
Prof. Dr. Hugo Valério Corrêa de Oliveira
ALUNO: Giovanna Beatriz André Lopes
MATRÍCULA: 2022020053
1.1 QUESTIONÁRIO DIRIGIDO
1- Em que local da célula ocorre a glicólise, o ciclo do ácido cítrico e o transporte de elétrons pela cadeia respiratória?
A Glicólise ocorre no CITOSOL da célula, enviando ácido pirúvico que será descarboxilado na matriz mitocondrial. O Ciclo de Krebs e o Transporte de Elétrons pela Cadeia Respiratória ocorrerá, então, nas MITOCÔNDRIAS.
2- Qual a função da cadeia respiratória de elétrons?
O transporte de elétrons pela cadeia respiratória contribui para produção de ATP e catalisa o fluxo de elétrons do NADH e FADH2 para o O2, o qual atua como aceptor final de elétrons no processo respiratório.
3- Cite quantos são os complexos multiproteicos que constituem a cadeia respiratória de elétrons e mencione a ordem unidirecional do fluxo de elétrons por ela!
A cadeia transportadora de elétrons está organizada em 4 grandes complexos: o COMPLEXO I (NADH, coenzima Q-Oxidorredutase ou NADH-desidrogenase), COMPLEXO II (Succinato, coenzima Q-Oxidorredutase), COMPLEXO III (Coenzima Q: Citocromo c-Oxidorredutase ou Complexo de Citocromo b-c1) e o COMPLEXO IV (Citocromo c-Oxidase). O NADH produzido na etapa 3, 4 e 8 do Ciclo de Krebs entrega 2 elétrons no Complexo I. Enquanto isso, o FADH2 produzido na etapa 6 do Ciclo de Krebs, envia elétrons a partir da oxidação do succinato, processo feito pela enzima succinato-desidrogenase pertencente ao Complexo II. Então, os elétrons serão enviados para a Coenzima Q ou Ubiquinona. A partir da ubiquinona na sua forma reduzida (se reduz com 2 elétrons), os elétrons chegam ao Complexo III. Este complexo faz seu transporte de elétrons para o Citocromo C (proteína periférica de membrana que contém grupo heme e se reduz com 1 elétron) a partir da oxidação de 2 quinonas, ocorre a propulsão de 6 elétrons. Assim, o Citocromo C será responsável por levar elétrons para o COMPLEXO IV. Este complexo transfere, finalmente, elétrons para o O2, atuando no processo respiratório. 
4- Quais os grupos prostéticos que constituem cada um desses complexos multiproteicos?
COMPLEXO I: 1 FMN (mononucleotídeo de flavina) e 7 grupos de centros ferro-enxofre (cada grupo pega os elétrons do grupo anterior a ele, gerando um potencial redox maior); COMPLEXO II: além da enzima succinato desidrogenase, possui 1 FAD, 3 grupos de centro ferro-enxofre e 1 grupo heme do tipo b; COMPLEXO III: 2 quinonas internas, 2 grupos heme do tipo b, 1 grupo heme do tipo c, 1 grupo de centro ferro-enxofre1; COMPLEXO IV: 1 grupo heme do tipo a, 1 grupo heme do tipo a3 e 2 grupos de centros contendo cobre (CuA e CuB).
5- Como é gerado o potencial eletroquímico de H+ na membrana mitocondrial interna e como este evento é capaz de gerar/desencadear a produção de ATP?
Na membrana mitocondrial interna, moléculas de H+ passam do espaço intermembrana para a matriz mitocondrial, gerando um potencial de membrana (diferença de potencial), onde o lado externo da membrana fica mais positivo e o lado interno fica menos positivo. Esse diferencial gera o GRADIENTE ELÉTRICO. Ainda no mesmo local, ocorre a passagem de H+ do meio externo (maior concentração de H+) para o meio interno (menor concentração de H+). Essa passagem gera uma força de difusão, que refere-se ao equilíbrio da molécula, já que o íon tende a retornar para o lado onde ele esteja menos concentrado. Esse gradiente de concentração de H+ gera o GRADIENTE QUÍMICO. O resto de H+ que fica parte externa, retorna à parte interna, também por difusão, através de canais e pela bomba ATP-sintase. A passagem de elétrons a partir dos 2 gradientes juntos promove a bomba que bombeia os prótons pela membrana. O gradiente de concentração de prótons é aproveitado pela ATP-sintase para produzir ATP. 
6- Discorra sobre do complexo II, conhecido também como succinato:coenzima Qoxidorredutase.
O COMPLEXO II é o único complexo que não bombeia prótons. É composto pela 6º enzima do Ciclo de Krebs, a Succinato Desidrogenase (ligada à matriz mitocondrial) e possui os seguintes grupos prostéticos: 1 FAD ligado à 3 grupos de centros ferro-enxofre e 1 grupo heme do tipo b. É o complexo que não comunica a matriz com o espaço intermembrana. Ela fornece um sítio de fluxo de prótons a menos que os elétrons transportados pelo NADH. Este complexo envia elétrons para a ubiquinona provenientes do glicerol 3-fosfato desidrogenase. 
7- Qual o tipo de carreador de elétrons contido no “citocromo C”?
É a rota de oxidase do Citocromo C, sensível ao cianeto e acoplada a 3 sítios de conservação de energia.
8- Descreva, de forma objetiva, como ocorre a entrada de piruvato, radical fosfato, ADP e ATP na matriz mitocondrial!
O gradiente eletroquímico, além de desencadear a produção de ATP, também promove o transporte ativo de metabólitos para dentro e para fora da mitocôndria. O gradiente de concentração direciona a importação de piruvato e do radical fosfato, da membrana mitocondrial externa para a interna, obedecendo a lei de diferença de concentração. Já o gradiente de voltagem direciona a troca ADP-ATP, em um momento uma molécula sai e a outra entra e vice-versa. Todos esses metabólitos irão se reunir na matriz mitocondrial.
9- Faça o balanço energético geral do processo respiratório como um todo, descrevendo a quantidade total de ATP produzido pela queima de 1 molécula de glicose.
A RESPIRAÇÃO CELULAR ocorre em 3 etapas: a GLICÓLISE, o CICLO DE KREBS e a FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA.
O processo de glicólise inicia-se com a adição de 2 fosfatos, provenientes de duas moléculas de
ATP, à molécula de glicose, promovendo a sua ativação. Essa molécula torna-se instável e quebra-
se facilmente em ácido pirúvico. Com a quebra, ocorre a produção de quatro moléculas de ATP,
entretanto, como duas foram utilizadas inicialmente para a ativação da glicose, o saldo positivo é de 2 moléculas de ATP + 2 moléculas de NADH como saldo geral. O ciclo de Krebs tem início quando uma molécula de acetil-CoA e o ácido oxalacético reagem e produzem uma molécula de ácido cítrico, liberando uma molécula de CoA. Ocorrem sequencialmente oito reações em que são liberadas duas moléculas de gás carbônico, elétrons e H+. No final desse processo, o ácido oxalacético é recuperado e o ciclo pode ser iniciado novamente. Os elétrons e os íons H+ são capturados pelo NAD+ e transformados em NADH. Eles também são capturados pelo FAD (dinucleotídio de flavina-adenina), que é transformado em FADH2. O ciclo de Krebs resulta em 3 NADH , 1 FADH2 e 1 GTP. A última etapa da respiração celular também ocorre no interior das mitocôndrias, mais precisamente nas cristas mitocondriais. Essa etapa é chamada de fosforilação oxidativa, uma vez que se refere à produção de ATP a partir da adição de fosfato ao ADP (fosforilação). A maior parte da produção de ATP ocorre nessa etapa, na qual acontece a reoxidação das moléculas de NADH e FADH2. Para cada molécula de glicose que entra na cadeia respiratória, formam-se 30 ou 32 ATP. Isso porque são necessários 2 NADH para formar 5 ATP e 2 FADH2 para formar 3 ATP na cadeia respiratória. Assim, cada NADH produz 2,5 ATP e cada FADH2 produz 1,5 ATP.
10- O que você entende pelo termo “fosforilação oxidativa”?
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA é o processo de oxidação de moléculas de nutrientes para gerar a fosforilação de ATP (ADP + P). É um processo do qual a energia é obtida por meio da degradação das moléculas provenientes dos alimentos, como a glicose, e é convertida em ligações nas moléculas de ATP. Trata-se da etapa final da respiração celular, um processo de obtenção de energia
realizado por alguns organismos na presença de oxigênio, processo aeróbio e onde ocorre a maior
produção de ATP na maioria das células.
11- Descreva sobre a importância da lançadeira malato-aspartato para a cadeia de transporte de elétrons!
A LANÇADEIRA MALATO-ASPARTATO é um sistemade lançamento de elétrons. Nela ocorre a 8º reação do Ciclo de Krebs, quando o malato é oxidado em oxaloacetato. Essa oxidação serve pra reduzir o cofator da enzima malato desidrogenase (NAD+ em NADH). O oxaloacetato pode ser desviado do Ciclo de Krebs e é reconhecido pela enzima aspartato aminotransferase. O oxaloacetato se transforma em aspartato. O oxaloacetato não consegue atravessar a membrana, então por isso se transforma em aspartato, para ser transformado de novo em oxaloacetato, mas com uma reação inversa e de mesma enzima. É importante pois a sua membrana mitocondrial interna é impermeável ao NADH, ocorrendo então a reoxidação, dessa vez pela NAD+, transferindo seus elétrons do citosol ao oxalacetato para que ocorra a entrada desses elétrons na matriz mitocondrial, afim de serem oxidados pelo Complexo I, desempenhando uma importe função na cadeia de transporte de elétrons.
12- Qual a diferença entre as enzimas “glicerol 3-fosfato desidrogenase citosólica” e “glicerol 3-fosfato desidrogenase mitocondrial”? Qual a importância desta última para a cadeia respiratória?
A enzima glicerol 3-fosato desidrogenase citosólica tem a função de reduzir a diidroxiacetona
durante a atividade da lançadeira por meio de uma reação catalisadora, enquanto a enzima glicerol 3-fosfato desidrogenase mitocondrial regenera a diidroxiacetona fosfato, entregando seus elétrons
diretamente para a cadeia respiratória mitocondrial.
13- Qual a função do O2 na cadeia respiratória?
Na cadeia respiratória, o oxigênio funciona como receptor final de elétrons oriundos do Complexo IV, já que entre o ferro do grupo heme e o cobre há uma estrutura bimetálica que possui afinidade com o O2, tendo a função de produzir água.
14- Descreva sobre as espécies reativas de oxigênio (EROs) produzidas na cadeia de transporte de elétrons e explique quais os mecanismos de defesa enzimáticos usados para combater estas EROs!
As espécies reativas de oxigênio são radicais livres de oxigênio gerados pela redução parcial do oxigênio, por adição de um elétron. As formas mais comuns de EROs encontrados nas células são:
O radical superóxido (O2–) é um radical livre moderadamente reativo, com uma meia-vida de 2-4μs. Entretanto, o superóxido não pode atravessar as membranas biológicas e é prontamente dismutado a H2O2. O radical hidroxila (OH–) é a mais reativa das EROs, sendo formado a partir de O2– ou H2O2 na reação de Haber-Weiss. O radical OH– pode reagir potencialmente com todas as moléculas biológicas como DNA, proteínas, lipídeos e praticamente qualquer componente celular. O peróxido de hidrogênio (H2O2) é moderadamente reativo, possui uma longa meia-vida celular (1 ms) e tem a capacidade de difundir-se livremente através das membranas. Tais características fazem desse radical um importante sinalizador intracelular, tendo um papel central em várias vias de sinalização, que levam, principalmente, à tolerância cruzada. Os mecanismos de defesa enzimáticos envolvem alguns processos, dentro das células, a SOD é a primeira linha de defesa contra EROs, realizando a dismutação dos íons superóxido, com a formação de H2O2. A CAT, enzima que possui diferentes isoformas em vegetais, tem a função de neutralizar o H2O2 em água e oxigênio molecular e está presente nos peroxissomas e glioxissomas. Estas são as principais enzimas de destoxificação do H2O2 em plantas e podem dismutar diretamente o H2O2 ou oxidar substratos, tais como metanol, etanol, formaldeído e ácido fórmico. A APX é
considerada a enzima mais importante da eliminação de H2O2 no citosol e nos cloroplastos. Essa
enzima utiliza ascorbato como seu doador de elétrons para reduzir H2O2 à água, fazendo parte
do ciclo ascorbato-glutationa.
15- Qual a importância da adenilato quinase e da creatino quinase para a síntese de ATP?
A enzima ADENILATO QUINASE regenera o AMP para o ATP, pois se liga ao AMP e quebra uma ligação fosfodiéster, gerando ATP. Já a enzima CREATINA QUINASE (ou Creatina Fosfo-Quinase) é usada quando há necessidade de ATP. A creatina é formada no fígado a partir de aminoácidos e enviada para os músculos estriados esqueléticos. Lá, ela se liga à um radical fosfato, formando a fosfocreatinina. O músculo precisa de uma demanda enorme de ATP, então a creatina atua como reservatório de radical fosfato. A enzima se liga tanto à creatina quanto ao ADP, transferindo a creatina do radical fosfato para o ADP, o transformando em ATP. 
1.2 GLOSSÁRIO *
Os principais conceitos foram supracitados.
- Para melhor fixação do conteúdo, sugere-se elaborar um glossário, abaixo, com os principais termos utilizados nesse tema.
* Um glossário é uma lista alfabética de termos de um determinado domínio de conhecimento / assunto, com a definição destes termos.
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