Cadeia Respiratoria III

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UTILIZAÇÃO DO ELÉCTRODO DE OXIGÉNIO PARA ESTUDAR A CADEIA 
RESPIRATÓRIA MITOCONDRIAL 
 
Cadeia respiratória mitocondrial 
 
A cadeia respiratória mitocondrial pode ser separada em 4 complexos enzimáticos 
(Fig. 1): 
 
• NADH-Ubiquinona Redutase (Complexo I) 
• Succinato-Ubiquinona Redutase (Complexo II) 
• Ubiquinol-citocromo c Redutase (Complexo III) 
• Citocromo c Oxidase (Complexo IV) 
 
Estes complexos, na presença de ubiquinona e de citocromo c, catalisam a oxidação 
aeróbia do NADH e do succinato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1. Cadeia de transporte de electrões mitocondrial. A verde indicam-se os substratos 
do ciclo de Krebs. 
 
Os complexos I, III e IV são centros de acoplamento de energia. Nestes centros de 
acoplamento, a energia libertada durante o transporte electrónico é conservada através 
de uma translocação vectorial de protões e da formação de um potencial electroquímico 
protónico de membrana, podendo ser usado para a síntese do ATP. Esta síntese é 
catalisada por um complexo multienzimático, Complexo V ou ATP sintase. 
Isocitrato
NADH
FP3
Piruvato
Malato
FP4
α-cetoglutarato
FP1 (4FeS) Q cit b (FeS) cit c1 cit c cit aa3 O2
FP2 (FADH2)
Succinato
complexo Icomplexo I
ATPATPATPATPATPATP
complexo IVcomplexo IV
complexo IIcomplexo II
complexo IIIcomplexo III
 A fosforilação oxidativa pode ser inibida directamente por uma série de agentes 
químicos. Uma primeira classe inclui os inibidores específicos da cadeia de transporte 
electrónico como a Rotenona, a Antimicina A e o cianeto (Fig. 2): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2. Cadeia respiratória mitocondrial, com indicação do local de acção de alguns 
inibidores. O ascorbato/TMPD permite, em mitocôndrias isoladas, ceder electrões 
directamente ao citocromo c. 
 
Uma segunda classe destes compostos, caracterizada pelo antibiótico oligomicina, não 
só inibe a fosforilação oxidativa como também a respiração. Uma última classe de 
agentes, exemplificada pelo m-clorocarbonilocianetofenilo-hidrazona (CCP), pelo 
carboxicianeto-4-(trifluorometoxi)-fenilhidrazona (FCCP) e pelo 2,4-dinitrofenol 
(DNP), provoca a inibição da fosforilação num fenómeno designado por 
desacoplamento. 
 
 
Eléctrodo de oxigénio 
 
O consumo de oxigénio pelas mitocôndrias pode ser medido pela utilização de um 
eléctrodo de oxigénio. Observe a Figura 3, que é o resultado de uma experiência com 
este aparelho, e procure compreender por que razão as velocidades de consumo de 
oxigénio variam com a adição de cada substância. 
 
 
Substratos 
oxidados
NADH
ATPATP
FP Co Q cit b cit c cit a + a3 O2
ATPATP ATPATP
rotenona
amital
antimicina A KCN
CO
H2S
ascorbato
TMPD
Succinato
 
Fig. 3. Experiência com o eléctrodo de oxigénio, em que se foram adicionando 
sequencialmente os compostos indicados. 
 
Agora responda às perguntas: 
1. qual é o papel do malato? 
2. De que maneira cada um dos compostos a seguir afecta o consumo de O2? 
a. FCCP 
b. Rotenona 
c. Succinato 
d. Antimicina 
e. Ascorbato/TMPD 
 
Sem ADP, não há transporte electrónico? 
Com vimos anteriormente, o trasnporte de electrões está ligado à remoção de protões da 
matriz mitocondrial e à sua deposição no lado de fora da membrana, criando uma 
diferença na concentração dos protões nume no outro lado da membrana (o gradiente 
quimiosmótico). Esses protões, uma vez que a membrana mitocondrial interna lhes é 
impermeável, só voltam a passar para o interior ada mitocôndria através da ATP 
sintetase, resultando na síntese de ATP. 
Se houver pouco ADP, deixa de haver passagem de protões através da ATP sintetase. 
Nesse caso, o gradiente de protões aumenta de tal modo que já é necessária demasiada 
energia para que passem mais protões para o exterior, e como o transporte de electrões 
está ligado a este processo, o transporte de electrões também pára, mesmo que haja 
substratos disponíveis (Fig. 4). 
 
Fig. 4. O facto de haver um gradiente excessivo de H+ entre os dois lados da membrana 
fez com que parasse o transporte de electrões (na figura, está apenas representado o 
Complexo I). 
A limitação do transporte electrónico pelo gradiente quimiosmótico chama-se controlo 
respiratório. Se a membrana mitocondrial estiver danificada, o controlo respiratório é 
abolido e o transporte de elctrões pode continuar livremente, desde que haja susbtratos. 
Nesse caso diz-se que as mitocôndrias estão desacopladas (porquê?). 
Na prática, o valor do controlo respiratório mede-se dividindo a velocidade de consumo 
de oxigénio em presença de ADP pela velocidade na sua ausência (Fig. 5). 
 
 
Fig. 5. Controlo respiratório: a velocidade de 
respiração é máxima quando o ADP é 
suficiente, se as mitocôndrias tiverem as 
membranas intactas. 
 
 
 
1. Por que razão a adição deADP fez com que aumentasse a velocidade? 
2. E a adição de FCCP? 
3. Qual o efeito do KCN (cianeto de potássio)? 
Tempo 
(Mitocôndrias com 
malato + glutamato)
1.5 µmol ADP
Tempo Tempo 
(Mitocôndrias com 
malato + glutamato)
1.5 µmol ADP