Aula 8 - Catabolismo dos Carboidratos (CTE e Fosforilação Oxidativa)

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Cadeia Transportadora de 
Elétrons e Fosforilação Oxidativa
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA
2016.2
Mitocôndria – algumas considerações
Membrana externa
Membrana interna
Espaço intermembrana
Crista
Matriz
Mitocôndria
Membrana externa
Membrana interna
Espaço intermembrana
Crista
Matriz
Permeável a íons e moléculas 
pequenas – porinas (canais 
transmembranas)
Mitocôndria
Membrana externa
Membrana interna
Espaço intermembrana
Crista
Matriz
Impermeável a moléculas 
pequenas e íons como o H+. As 
únicas moléculas que 
atravessam a membrana interna 
o fazem através de 
transportadores específicos.
Mitocôndria
Membrana externa
Membrana interna
Espaço intermembrana
Crista
Matriz
Contém o complexo 
da piruvato 
desidrogenase, as 
enzimas do ciclo de 
Krebs, via da -
oxidação dos ácidos 
graxos e as vias de 
oxidação dos 
aminoácidos
Cadeia Transportadora de Elétrons e 
Fosforilação Oxidativa
As moléculas de hidrogênio retiradas da 
glicose pelas moléculas de NAD+ e FAD+, 
produzindo NADH e FADH,durante a 
glicólise e o ciclo de Krebs, serão 
transportadas até o oxigênio, formando 
moléculas de água, liberando energia 
para a produção de ATP.
CTE – Exotérmica
Fosforilação Oxidativa - Endotérmica
Cadeia Transportadora de Elétrons 
Complexos Respiratórios
• Complexo I – NADH-CoQ oxidorredutase
• Complexo II – Succinato-CoQ 
oxidorredutase
• Complexo III – CoQH2-citocromo c 
oxidorredutase
• Complexo IV – Citocromo c oxidase
Complexos Respiratórios
Catalisam a 
transferência de elétrons 
para a ubiquinona 
(coenzima Q)
Transporta elétrons 
da ubiquinona até o 
citocromo c
Transporta 
elétrons do 
citocromo c 
ao O2
Complexo I - NADH-CoQ oxidorredutase
Catalisa obrigatoriamente 2
processos:
1. Catalisa a transferência de
elétrons do NADH para a
coenzima Q (CoQ)
2. Transferência endergônica
de 4 prótons da matriz para o
espaço intermembrana.
NADH + H+ + CoQ  NAD+ + CoQH2
Complexos Respiratórios
Catalisam a 
transferência de elétrons 
para a ubiquinona 
(coenzima Q)
Transporta elétrons 
da ubiquinona até o 
citocromo c
Transporta 
elétrons da 
do citocromo 
c ao O2
Complexo II – Succinato-CoQ 
oxidorredutase
• Catalisa a transferência de elétrons para a
coenzima Q.
• Bem mais simples que o complexo I
• Ao invés do NADH a fonte de elétrons é o
succinato.
Succinato + E-FAD Fumarato + E-FADH2
E-FADH2 + CoQ E-FAD + CoQH2
Succinato + CoQ Fumarato + CoQH2
A enzima succinato desidrogenase faz parte do complexo II
Complexos Respiratórios
Catalisam a 
transferência de elétrons 
para a ubiquinona 
(coenzima Q)
Transporta elétrons 
da ubiquinona até o 
citocromo c
Transporta 
elétrons da 
do citocromo 
c ao O2
Complexo III –CoQH2-citocromo c 
oxidorredutase (citocromo redutase)
• Catalisa a oxidação do coenzima Q reduzida 
(CoQH2)
• Formado por:
CoQH2 + 2 Cyt c[Fe(III)] CoQ + 2 Cyt c[Fe(II)] + 2H
+
2 Citocromo b (bH e bL)
1 Citocromo c1
Proteínas ferro-enxofre
OBS – os citocromos não carregam hidrogênios e sim 
elétrons
Equação Geral
Complexos Respiratórios
Catalisam a 
transferência de elétrons 
para a ubiquinona 
(coenzima Q)
Transporta elétrons 
da ubiquinona até o 
citocromo c
Transporta 
elétrons da 
do citocromo 
c ao O2
Complexo IV – Citocromo c oxidase
2 Cyt c[Fe(II)] + 2H+ + 1/2 O2 2Cyt c[Fe(III)] + H2O
Equação Geral
Catalisa a transferência de elétrons do citocromo c para o 
oxigênio.
Esse complexo contém :
Citocromos a e a3
Íons Cu2+ (aceptores de elétrons intermediários entre os cit a e cit a3).
Cyt c Cyt a Cu2+ Cyt a3 O2
CTE e Fosforilação
• A energia liberada pelas reações de oxidação 
na CTE é usada na fosforilação do ADP (isso 
não ocorre de modo direto).
• Como isso ocorre?
As reações de oxidação originam um gradiente de pH 
devido às diferenças de concentração de íons nos 
lados interno e externo da membrana interna 
mitocondrial. A energia do potencial eletroquímico pela 
membrana é convertida em energia química 
armazenada pelo ATP.
Gradiente eletroquímico
ATP-sintase
Porção F1 – Projeta-se 
para a matriz.
Porção F0 – Estende-se 
na membrana.
ATP-sintase
Porção F1 – sítio de síntese 
do ATP.
OBS – Enzima também chamada
de ATPase mitocondrial porque
catalisa a hidrólise do ATP.
Desacopladores
São agentes que INIBEM a fosforilação do ADP 
sem afetar o transporte de elétrons.
Exemplos
Dinitrofenol (dinitrofenolato) – Ânion que reage com os prótons no espaço 
intermembranas, reduzindo a diferença de concentração de prótons entre 
os dois lados da membrana mitocondrial interna.
Gramicidina A e Valinomicina – São ionóforos formando canais de Na+, H+
e K+. O gradiente de prótons é anulado.
Bloqueadores (inibidores) da 
Respiração
São agentes que BLOQUEIAM o fluxo de elétrons 
gerando acúmulo dos complexos reduzidos antes do 
ponto de bloqueio e presença de complexos oxidados 
após o ponto de bloqueio.
Exemplos
Barbitúricos – Complexo I
Rotenona – Complexo I
Malonato – Complexo II
Antimicina A – Complexo III
Cianeto (CN-), monóxido de carbono (CO), azida (N3-) – Complexo IV
Sem CTE não há 
gradiente de prótons e 
consequentemente 
não há síntese de ATP
Mitocôndria
Cadeia Transportadora de Elétrons e 
Fosforilação Oxidativa
A membrana mitocondrial interna é 
impermeável ao NADH. Como então ele 
consegue “chegar” na cadeia respiratória?
Lançadeira malato-aspartato
•Fígado
•Rim
•Coração
Lançadeira do glicerol 3-fosfato
•Cérebro
•Músculo 
esquelético