Resumo Cadeia transportadora de elétrons

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Cadeia transportadora de elétrons
A mitocôndria possui duas membranas, a interna e a externa. 	
A interna é toda dobrada formando as cristas mitocondriais
A maior parte da energia está nas coenzimas reduzidas: NADH e FADH2
 Elas estão repletas de elétrons e devem transferir esses elétrons para o oxigênio pra gerar respiração celular. Entretanto essa transferência não acontece de uma só vez. Ela acontece de forma gradual, passando por alguns transportadores de elétrons. Isso acontece porque se a transferência fosse de uma vez, talvez a célula não suportasse a energia liberada (a célula poderia explodir de tanta energia). Ia ser muita energia de uma vez só e ela não seria aproveitada
Pra conseguir tirar o elétron, o transportador tem que ter um potencial de oxirredução maior
A cadeira respiratória é composta por quatro complexos (I, II, III e IV)
O complexo II é diferente dos outros porque ele é menor e é o único que não atravessa a membrana e, por isso, é o único que não bombeia hidrogênio
Os outros complexos têm uma parte voltada para a matriz e uma parte voltada para o espaço entre as membranas, já o complexo não está voltado apenas para a matriz
Dentro dos complexos há os transportadores de elétrons, como:
Proteína ferro-enxofre nos complexos I e II: têm átomo de ferro ligado a átomo de enxofre. Pode ter um ou vários
Ubiquinona (UQ), que é lipossolúvel e, por isso, não precisa estar dentro de nenhum complexo, fica mergulhada na membrana mitocondrial interna
Citocromos a, b e c: são considerados heme proteínas, por possuírem o grupo heme. Quem transporta o elétron, portanto, é o átomo de ferro central. Não transporta oxigênio porque está no interior da mitocôndria.
Proteínas com núcleo de cobre: o cobre que será transportador de elétrons
Flavina mononucleotídeo (FMN): derivado da riboflavina. Transporta os elétrons através dos aneis de flavina
Obs.: A organização desses transportadores é de acordo com o potencial de oxirredução. 
Eles não estão livres na matriz mitocondrial. Estão associados à proteínas (complexos). 
Alguns desses complexos são proteínas transmembrana e outro é uma proteína periférica.
A função da cadeia é bombear os hidrogênios para ocorrer a síntese de ATP. O transporte de elétrons é necessário porque cada complexo que atravessa a membrana usa a energia do transporte dos elétrons para bombear hidrogênio
NADH na cadeia transportadora:
O NADH perde os elétrons para o complexo I da cadeira. Quando ele perde os elétrons, perde também os hidrogênios e volta a ser NAD+, que pode voltar para o ciclo de Krebs, por exemplo.
Os elétrons entram no complexo I e, através da ubiquinona (UQ), vão para o complexo III. 
Daí eles se ligam ao citocromo c e vão para o complexo IV
Do complexo IV, esses elétrons voltam para a matriz e são recebidos por meia molécula de oxigênio
Um átomo de oxigênio recebe um par de elétrons e se liga a dois hidrogênios, formando água
Obs.: 
Oxigênio é um gás, logo, ele está dissolvido em toda a matriz. Entretanto, o ideal é que esse oxigênio encontre com os elétrons no complexo 4 porque na nossa respiração o oxigênio vira água e para isso ele tem que receber elétrons e prótons. 
Se ele recebe um número menor de elétrons ele vira um radical livre. 
Se ele encontrar com os elétrons em outros complexos ele vira radical livre.
Para manter o potencial eletroquímico da matriz, ela é repleta de prótons. 
Os transportadores vão roubar os elétrons do NADH e eles vão sendo transportados por meio desses transportadores. 
Quando acontece esse transporte é gerado nesse local uma diferença de potencial elétrico. Quando gera a ddp, gera energia. 
Essa energia é usada para bombear prótons da matriz momentaneamente para o espaço intermembranáceo. Esse bombeamento de prótons é chamado de gradiente de prótons. Então, a transferência de elétrons do complexo 1 gera um gradiente de prótons. 
FADH₂ na cadeia transportadora:
O FADH₂ é formado no ciclo de Krebs e o processo é similar ao do NADH, entretanto, o começo da cadeia do NAD é no complexo I e os elétrons não passam pelo complexo II. Já a cadeia do FAD, o começo se dá no complexo II e os elétrons não passam no complexo I
Bombeamento de hidrogênios:
O bombeamento ocorre da matriz mitocondrial para o espaço entre as membranas
Quando os elétrons saem do complexo I, são bombardeados 4H+, quando saem do complexo III também são bombardeados 4H+ e quando saem do complexo IV são bombardeados 2H+
Sendo assim, para cada NAD que perde seus elétrons para a cadeia, são bombardeados 10H+ e para cada FAD são bombardeados 6H+
NADH + H+ 10H+ bombeados
FADH₂ 6H+ bombeados
Esses H+ são bombeados para o espaço entre as membranas com o objetivo de formar o gradiente de concentração, ou seja, a diferença de contração, que é uma energia osmótica que será usada para a formação de ATP
Esses hidrogênios bombardeados precisam voltar para a matriz e quem faz isso é a proteína ATP-sintase ou F1-Fo-ATPase, que tem duas partes
A parte Fo atravessa a membrana e forma um canal de prótons 
A parte F1 que está presa à Fo, voltada para a matriz, e tem função de sintetizar ATP
A F1 tem várias subunidades e uma dessas subunidades é aberta. Essa subunidade aberta se liga a ADP e Pi e fecha. Dentro dessa subunidade ocorre a união entre essas duas moléculas formando ATP. Esse ATP fica preso à F1 e é necessário que haja energia para voltar esse ATP. Sendo assim, quando 3H+ passam pela F1-Fo-ATPase, a F1 “gira” e abre a subunidade, liberando o ATP na matriz
Existem dois processos, um dependendo do outro, que são a cadeia respiratória e a síntese de ATP. 
Essa dependência ocorre porque se um dos processos da cadeia respiratória for inibido, não ocorre o bombardeamento de prótons e, assim, não há gradiente de concentração e, consequentemente, não há síntese de ATP
Do mesmo modo, se a cadeia for acelerada, mais prótons serão bombeados e mais prótons voltarão para a matriz, sintetizando, assim, uma maior quantidade de ATP
Os desacopladores conseguem fazer com que a cadeia acelere, mas sem que a síntese de ATP seja aumentada, uma vez que o transporte de H+ se dá pela membrana em vez de passar pela proteína ATPsintase , uma vez que não forma gradiente de concentração
A F1-Fo-ATPase também pode ser chamada de ATP sintase
O nome F1-Fo-ATPase refere-se às funções 1 e “o” da proteína e o “ATPase” compõe o nome, mesmo ela sendo uma ATP sintase, porque quando a tripsina separa a parte F1 da Fo, a enzima não consegue sintetizar ATP e, na verdade, quebra ATP (quem faz isso é a F1)
Para que haja a formação do ATP é necessário que haja o gradiente de concentração e a presença de ADP e Pi
Os ATP’s formados saem da mitocôndria para serem usados pela célula. 
Eles são quebrados fora da mitocôndria e geram ADP e Pi, que vão voltar para a mitocôndria
Saída de ATP e entrada de ADP e Pi na mitocôndria:
A ATP sintase depende da passagem de 3H+ para a matriz para liberar um ATP lá dentro. 
Esse ATP tem que sair da mitocôndria e vai sair pela adenosina nucleotídeo translocase, que é uma proteína carreadora que faz um contra-transporte de ATP e ADP, uma vez que, ao mesmo tempo que manda um ATP para fora da mitocôndria, manda um ADP para dentro
Ao sair da mitocôndria, o ATP é quebrado no citosol formando ADP e Pi
Esse ADP entra pela adenosina nucleotídeo translocase e o Pi entra pela fosfato translocase que faz um cotransporte de fosfato e hidrogênio para a matriz, ou seja, a entrada do Pi (fosfato inorgânico) depende da entrada de H+ para entrar também na matriz
Com o Pi e o ADP na matriz, eles são usados pela ATP sintase para formar o ATP
Resumindo: o ATP sai pela adenosina nucleotídeo transferase, é quebrado formando ADP e Pi. O ADP entra pela adenosina nucleotídeo transferase e o Pi pela fosfato translocase junto a um H+ e será formado o ATP, portanto, que entrem mais 3H+ pela ATP sintase. Sendo assim, para formar um ATP na matriz, é necessário que entrem 4H+ na matriz, 3 pela ATP sintase e1 pela fosfato translocase.
Para cada NAD são bombardeados 10H+ e esses 10H+ vão permitir a formação de 2,5ATPs
Já o FAD permite a saída de 6H+, que irão permitir a formação de 1,5ATP
 
4H+ 1 ATP
10H+ 2,5 ATP 
6H+ 1,5 ATP
Contagem de ATP:
A glicólise forma 2NADH, 2ATPs, 2 piruvatos e 2H₂O. 
Em condição aeróbica, esses 2 piruvatos vão para dentro da mitocôndria, onde serão transformados em acetil-CoA liberando 2NADH e 2CO₂, uma vez que são formadas duas moléculas de acetil-CoA
Esse acetil-CoA vai para o ciclo de Krebs, e como há dois acetil-CoA, há dois ciclos acontecendo
Esses dois ciclos produzem 6NADH, 2FADH₂, 4CO₂ e 2GTP.
Esses 2GTPs são transformados em 2 ATPs
Esses 2FADH₂ são formados dentro da mitocôndria, então estão pontos para perder os elétrons na cadeia, que também acontece na mitocôndria. Cada FADH₂ vai formar 1,5ATP, então 2FADH₂ geram 3ATPs
Os dois ciclos de Krebs formam 6NADHs e cada NADH gera 2,5ATPs, logo são gerados 15ATPs
Os NADH formados pela glicólise não estão prontos para perder os elétrons na cadeia, uma vez que são produzidos no citosol e não na mitocôndria. Entretanto, em condições aeróbicas, esse NADH tem que perder os elétrons na cadeia, então ele tem que entrar na mitocôndria e vão entrar pelos circuitos
Entrada de “NADH” citosólico pela matriz:
Esse NADH está em aspas porque na verdade, o NAD não entra e nem sai da mitocôndria. Há NAD dentro e fora da mitocôndria, mas não é o NAD inteiro que entra na matriz, mas sim os elétrons
Circuito do malato-aspartato
Ocorre no fígado, rim e coração
Esses circuitos se localizam nos pontos de encontro entre as membranas interna e externa, de modo que atravessam uma membrana apenas.
O circuito pega os elétrons e hidrogênios do NADH que está no citosol e manda para a matriz, onde eles são recebidos por um NAD+. Desse modo, forma-se NADH na matriz e NAD+ no citosol. Forma-se 2,5 ATP a partir desse NADH.
Circuito do glicerol 3-fosfato
Ocorre no músculo esquelético e cérebro
Não é NADH que entra na mitocôndria, ele apenas envia para dentro os elétrons e hidrogênios, mas nesse circuito, quem recebe os elétrons e H+ na mitocôndria não é o NAD+ e sim o FAD+. Desse modo, forma-se um NAD+ no citosol e um FADH₂ na matriz mitocondrial. Esse FADH₂ gera 1,5ATP
Dependendo do circuito utilizado, pode ser formado para cada NADH da glicólise, ou 2,5 ATPs ou 1,5ATP
Se o circuito usado for o glicerol 3-fosfato, esses 2NADHs gerados pela glicólise irão gerar 3ATPs e se for usado o circuito do malato aspartato, serão gerados 5ATPs
Obs.: Em condições anaeróbicas, quem regenera o NAD+ é a fermentação, mas em condições aeróbicas, ele tem que ser mandado para a matriz mitocondrial para perder os elétrons na cadeia.
Na teoria moderna, considera-se que são formados 30 ou 32 ATPs ao final do processo, dependendo do circuito utilizado. Entretanto, há uma teoria mais antiga, mas também aceita, que considera que são formados 36 ou 38 ATPs. Esssa teoria antiga considera que para cada NADH são formados 3ATPs e para cada FADH₂, 2ATPs. Já a teoria atual considera 2,5ATPs para cada NADH e 1,5ATP para cada FADH₂
Termogenina: Proteína desacopladora
A termogenina não é uma droga desacopladora e, sim, uma proteína desacopladora
Ela é encontrada, principalmente, no tecido adiposo marrom, que é um tecido encontrado em mamíferos recém-nascidos que depois não desenvolvem mais esse tecido, exceto os hibernantes
Esse tecido adiposo é marrom porque é cheio de mitocôndrias e citocromo
A termogenina é localizada na membrana mitocondrial interna e também usa o gradiente de protons (a energia) para mandar H+ de volta para a matriz.
Entretanto, diferentemente da ATP sintase, que transforma energia osmótica em energia química (ATP), a termogenina não consegue transformar energia osmótica em energia química, ela transforma em energia térmica, ou seja, calor.
A termogenina gera calor para manter o animal aquecido
OBSERVAÇÕES FINAIS:
Quando a cadeia transportadora é acelerada, o ciclo de Krebs também é acelerado
O inibidor bloqueia a cadeia, reduzindo a síntese de ATP, ou seja, os processos são acoplados, quando um é inibido, o outro também é. 
O desacoplador acelera a cadeia e reduz a síntese de ATP
Por que o ciclo de Krebs é aeróbico se ele não utiliza oxigenio?
Porque o oxigenio é o aceptor final dos elétrons na cadeia transportadora e na falta dele, o NAD não reoxida, então, afeta o ciclo de Krebs, uma vez que a grande quantidade de NADH inibe o ciclo
Mulher ingere 2 doses de comprimido para perder peso e sofre de dor de cabeça, febre, dor torácica, suor abundante e fraqueza. Ela morreu, mas o rigor mortis ocorreu após 10min e sua temperatura subiu para 46º°C nos 10min posteriores. Por que demorou 10 min para ocorrer o rigor mortis?
O rigor mortis aconteceu tão rápido porque o desacoplador inibe a síntese de ATP, além disso, ele tem um efeito na cadeia respiratória, pois o desacoplador “fura” a membrana mitocondrial e acaba com o gradiente de concentração. O desacoplador acelera a cadeia para bombear mais hidrogênio para tentar criar o gradiente
Se o complexo III for inibido, é totalmente bloqueada a cadeia e a síntese de ATP, mas se a inibição for no complexo I, inicialmente a cadeia continua parcialmente pelo FAD
Quando o complexo III é inibido os elétrons são bloqueados de passar e, com isso, os complexos I, II e III ficam reduzidos e o complexo IV fica oxidado, porque não chegam elétrons para ele.
Se um complexo for inibido, dele para trás fica reduzido e para frente fica oxidado