Cadeia Respiratoria e FOSF OXIDATIVA-PIAGET-2020-21 - AULA 10-1

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Licenciatura em Medicina Geral 
 
UNIVERSIDADE JEAN PIAGET 
DE ANGOLA 
 
TEMA 
 
RESPIRAÇÃO CELULAR 
Docente: Amélia da Costa - PhD 
 
SUMÁRIO: 
Cadeia respiratória: Transporte de elétrons e 
Fosforlação Oxidativa 
 
 Bibliografia: Mathews Van Hold, Bioquímica. 
 Lehninger, Bioquímica. 
 Princípios de Bioquímica. 
 Stayer, Bioquímica 
 
Docente: Amélia da Costa - PhD 
 
 
 
 
RECORDAR 
Qual o destino destes 
transportadores de e-? 
A fosforilação oxidativa 
envolve a redução do O2 a 
H2O com elétrons doados 
pelo NADH e FADH2. 
Oxidação das coenzimas reduzidas 
A energia total inicialmente disponível na molécula 
de glicose foi utilizada para produção de pequena 
quantidade de ATP: 
 
2 ATP na glicólise e 
 
 1 GTP no ciclo de Krebs. 
 
• A maior parte da energia é conservada na forma 
de coenzimas reduzidas (NADH e FADH2) 
Oxidação das coenzimas reduzidas 
As coenzimas reduzidas devem ser reoxidadas 
por duas razões: 
 
1. Voltar a participar das vias oxidativas na 
forma de coenzimas oxidadas 
 
2. É a partir da oxidação destas coenzimas que a 
energia nelas conservada pode ser aproveitada 
para sintetizar ATP. 
 
Tipos de fosforilação 
O ATP pode formar-se por fosforilação a nível do 
substrato como por fosforilação oxidativa. 
 
- Nível de Substrato: 
ocorre na glicolise, ciclo de Krebs e outros. 
 
- Fosforilação oxidativa: 
permite que se multiplicam muito mais a formação de 
ATP. 
Esquema geral de cadeia respiratória 
(oxidação de NADH, FADH2 e Fosforilação de 
ADP) 
Complexos protéicos da 
cadeia de transporte de elétrons 
Complexos Coenzima Função 
Complexo I (NADH-CoQ 
Oxido-Reductase) 
FMN, Centros de 
Fe e S 
Transfere electrões do 
NADH para CoQ 
Complexo II 
(Succinato-CoQ Oxido-
Reductase) 
FAD+, 
 Fe–S e 
Citoc b 
Transfere electrões do 
succinato para CoQ. 
Complexo III 
(CoQ Citoc C Reductase) 
Citoc b e c1, Fe-S Transfere electrões do 
ubiquinol (forma reduzida 
CoQH2) para o Cit C. 
Complexo IV 
(Citoc C Oxidase) 
Citoc a e a3, Cu Transfere electrões do 
Cit C para o O2 molecular. 
 
Complexo I - NADH:ubiquinona 
oxidoreductase 
 O complexo I é também 
chamado de complexo da 
NADH desidrogenase ou 
NADH-coenzima Q 
redutase 
 
 Uma bomba de protons – 
utiliza a energia de 
transferência de 
elétrons para criar um 
gradiente de H+ através 
da membrana 
 
 Na reação catalisada pelo 
complexo I, a ubiquinona 
oxidada (UQ) aceita um 
íon hidreto (2 e- e um H+) 
do NADH e um próton da 
água na matriz. 
O complexo I oxida o NADH, transferindo 
seus elétrons para a coenzima Q 
• Possui FMN e centros ferro-enxofre. 
 
 A flavina mononucleotídeo (FMN) é um derivado 
da riboflavina capaz de receber 2 prótons e dois 
elétrons, passando à forma reduzida FMNH2 
 
 O doador de elétrons é o NADH. 
 
 
 
Complexo II 
 
Recebe e- de FADH2 (em succinato desidrogenase 
no ciclo de Krebs) e transfere para cyt Q. 
• Também 
Chamado de 
succinato-
coenzima Q 
redutase 
 
• É uma segunda 
porta de 
entrada dos 
elétrons na 
cadeia 
respiratória 
Complexo II 
• Os elétrons são transferidos do succinato 
para o FAD, que se reduz a FADH2. 
 
• São então repassados para centros ferro-
enxofre e para citocromos b560. 
 
• Não é uma proteína transmembrana: não 
ocorre extrusão de prótons. Os prótons, que 
não são carregados pelos centro-ferro 
enxofre e citocromo são devolvidos à matriz 
mitocondrial. 
 
Complexo I: 
recebe e- de 
NADH e 
transfere 
para citQ 
Complexo II: 
Recebe e- de FADH2 
(em succinato desidrogenase no ciclo de Krebs) 
e transfere para cytQ. 
• A coenzima Q é uma quinona com uma longa cadeia 
lateral constituídas por cadeias isoprênicas. 
• Recebe dois prótons e dois elétrons passando à 
forma reduzida QH2 
A coenzima Q é o ponto de convergência dos 
elétrons provenientes do complexo I e 
complexo II 
Complexo III - ubiquinona:citocromo c 
 oxidoreductase 
Receba e- de Q e transfere para citc 
e bombeia 4 H+ por cit C QH2 para fora da 
mitocôndria, aumentando o gradiente de H+. 
Complexo IV - Citocromo C - Oxidase 
-Transfere elétrons do citocromo c reduzido ao O2 formando H2O 
- Os citocromos são proteínas transportadoras de elétrons que 
contêm ferro 
- O complexo IV participa da extrusão de 2 prótons para o espaço 
intermembrana 
 
Citocromo C: 
 
É uma proteína pequena 
situada na face externa 
da membrana interna da 
mitocôndria. 
 
Conecta os complexos III 
e IV. 
-O fluxo de elétrons pelos complexos I, III e IV é 
acompanhado do fluxo de prótons da matriz para o espaço 
intermembranas. 
- A retirada de prótons da matriz mitocondrial contribui para 
o estabelecimento do gradiente de prótons. 
Ou Seja 
COMO UM GRADIENTE DE 
CONCENTRAÇÃO DE 
PRÓTONS É 
TRANSFORMADO EM ATP? 
Fosforilação oxidativa - Definição 
É o mecanismo através do qual a diminuição de 
energia livre que acompanha a transferência de 
electrões ao longo da cadeia respiratória e se 
acopla á formação de grupos fosfatos de 
conteúdo energético elevado. 
 
 
 É fundamental para todos os aspectos da vida 
celular nos organismos aeróbio, porque é a 
principal fonte de energia útil 
A membrana mitocondrial interna separa dois 
compartimentos de diferentes [H+], resultando em 
diferenças na concentração química (pH) e distribuição de 
cargas através da membrana. 
O resultado é a força próton-motora. 
• A energia do transporte de elétrons é convertida em uma 
força próton motriz. 
 
• Teoria quimiosmótica: o transporte de elétrons é utilizado 
para bombardear prótons para o espaço intermembranas. 
 
• A membrana interna da mitocôndria é impermeável à 
prótons. Isto gera uma diferença na concentração de 
prótons dentro e fora da matriz mitocondrial. 
Adicionalmente a face voltada para a matriz fica mais 
negativa e a diferença de carga elétrica gera um potencial 
de membrana. 
 
Fosforilção oxidativa 
Força próton-motriz 
O gradiente eletroquímico formado é chamado de força 
próton-motriz; 
 
A transferência de prótons através da membrana, produz 
tanto um gradiente químico (pH) como um gradiente 
elétrico (). 
 
A membrana mitocondrial interna é impermeável aos 
prótons; 
Força próton-motriz 
Os prótons podem reentrar na matriz apenas 
através de canais próton-específicos (Fo); 
 
A força próton-motora, que leva os prótons de 
volta para a matriz, fornece energia para síntese 
de ATP, catalizada pelo complexo F1, associado ao 
Fo. 
A fosforilação oxidativa tem 3 aspectos 
importantes: 
 Envolve o fluxo de e- através de uma cadeia de 
transportadores ligados à membrana; 
 
 A E livre está acoplada ao transporte dos prótons 
através da membrana interna; 
 
 O fluxo dos prótons fornece a E livre para 
síntese de ATP, catalisada pela ATP sintase, que 
acopla fluxo de prótons à fosforilação do ADP. 
A síntese de ATP 
• Como a membrana interna é impermeável 
a prótons, estes só podem voltar à 
matriz e desfazer o gradiente através 
de sítios específicos na membrana 
interna, constituídos pelo complexo 
sintetizador de ATP: a ATP sintase. 
A ATP síntase 
 têm dois domínios funcionais: Fo e F1 
 
 é um grande complexo enzimático presente na 
membrana mitocondrial interna; 
 
 Catalisa a formação de ATP a partir do ADP e Pi 
acompanhado pelo fluxo de prótons; 
 
 Também chamado de complexo V. 
Compreende dois componentes: 
F1: contém os sítios de síntese de ATP 
Fo: contém o canal através do qual os 
prótons retornam à matriz. 
Matriz 
Espaço 
intermembranas O ATP é sintetizado quando os 
prótons retornam à matriz 
mitocondrial. 
A síntese de ATP 
A membrana mitocondrial interna é impermeável 
a diversos compostos, inclusive o NADH gerado no 
citosol, por exemplo: na glicólise. 
Como este NADH pode ser reoxidado a NAD+ pelo oxigênio 
via cadeia respiratória?Indiretamente e utilizando sistemas de transporte como: 
 
 Lançadeira malato-aspartato: transferência de NADHcit 
para mitocôndria; 
 
 Lançadeira glicerol – fosfato. 
Na sintase, 
 
 cada 3 H+ produz 1 ATP 
Mas precisa 1 H+ para 
transportar Pi, 
 Logo: 4 H+/ATP 
Logo: 
 
NADH desloca 10 H+ e 
produz 2,5 ATP 
 
FADH2 desloca 6 H+ e 
produz 1,5 ATP 
 
Estequiometria da síntese de ATP 
NADH O2 = 10H
+/2e-  10H+/4H+ = 2,5 ATP 
Succinato (FADH2) O2 = 6H
+/2e-  6H+/4H+ = 1,5 ATP 
ADP + Pi + 3H+p
  ATP + H2O + 3H
+
n Adenina nucleotídeo e Pi translocase: 1H
+ 
Processo Produto ATP final 
Glicólise 2 NADH (citosólico) 5 
2 ATP 2 
Oxidação do piruvato (2 
por glicose) 
2 NADH (mitocondrial) 5 
Oxidação de acetil-CoA 
no ciclo de Krebs 
6 NADH (mitocondrial) 15 
(2 por glicose) 2 FADH2 3 
2 ATP ou GTP 2 
Produção total por glicose 32 
 
OBRIGADA