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Fosforilação Oxidativa
João Carlos Marques Ponte
Metabolismo Energético
Metabolismo Energético
Qual o destino 
destes 
transportadores de 
e-?
Enquanto o CO2 é resíduo final,
os hidrogênios ainda se
destinam à cadeia respiratória,
onde serão oxidados.
Metabolismo Energético
A fosforilação oxidativa envolve a redução do O2 a
H2O com elétrons doados pelo NADH e FADH2.
Transportadores de e- reduzidos Estágio 3 transferência de 
elétrons e fosforilação 
oxidativa
Cadeia respiratória 
(transferência de elétrons)
Visão Geral
Citosol
Mitocôndria
 Ocorre nas cristas mitocondriais.
 Hidrogênios são transferidos, por aceptores, ao oxigênio,
formando-se água. A energia liberada nesta transferência é
utilizada na síntese de ATP.
FASES DA RESPIRAÇÃO
Glicólise
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
Ocorre no citoplasma (fora da mitocôndria).
 Consiste na degradação da glicose até a formação de duas
moléculas de ácido pirúvico.
Ocorre na matriz mitocondrial.
 Cada molécula de ácido pirúvico penetra na mitocôndria e
participa de um ciclo de reações com liberação de gás carbônico
e hidrogênio.
Localização da Fosforilação Oxidativa
A Fosforilação Oxidativa ocorre nas cristas mitocondriais
A Cadeia Respiratória
A cadeia respiratória consiste num sistema de transferência de elétrons
provenientes dos transportadores NADH e FADH2 até a molécula de
oxigênio.
Também designada cadeia de transporte de elétrons, é formada por um
conjunto de proteínas. Esse conjunto de proteínas são transportadores
de elétrons e dispõe-se linearmente na membrana interna da
mitocôndria.
Na cadeia respiratória, não são transportados átomos de hidrogênios, e
sim seus elétrons. Estes são obtidos através da quebra do átomo de
hidrogênio em elétron e íon H+ que fica dissolvido.
A Cadeia Respiratória
A fosforilação oxidativa envolve a redução do O2 a
H2O com elétrons doados pelo NADH e FADH2.
A Cadeia Respiratória
O complexo I é também
chamado de complexo da NADH
desidrogenase.
- 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
UQ
Primeira porta de entrada de 
elétrons na cadeia - NADH
A Ubiquinona
O complexo II
- O complexo II é a enzima succinato desidrogenase.
- Os e- alcançam a ubiquinona via complexos I e II.
- A ubiquinona reduzida UQH2 funciona como um transportador movél de
elétrons e prótons.
O complexo II e o elo fisico entre o 
ciclo de Krebs e a cadeia respiratoria.
O complexo II nao bombeia protons 
para o espaco entre membranas.
Oxidação do succinato a 
fumarato
- O complexo III também é chamado de complexo dos citocromos bc1.
- A UQH2 passa e- ao complexo III, que os passa a uma outra conexão móvel, o
citocromo c.
O complexo III
- O complexo IV transfere elétrons do citocromo c reduzido ao O2.
- Os citocromos são proteínas transportadoras de elétrons que contêm ferro.
- O complexo IV é também chamado de citocromo oxidase.
O complexo IV
-O fluxo de elétrons pelos complexos I, III e IV é acompanhado do fluxo de
prótons da matriz para o espaço intermembranas.
- A energia de transferência dos elétrons é eficientemente conservada em um
gradiente de prótons.
COMO UM GRADIENTE DE 
CONCENTRAÇÃO DE 
PRÓTONS É 
TRANSFORMADO EM ATP? 
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.
Acumulo de Prótons 
Potencial 
químico 
pH
(interior 
alcalino)
Potencial 
elétrico 
(interior 
negativo)
Síntese de 
ATP dirigida 
pela força 
próton-
motora
A força eletromotora
 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;
 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 força eletromotora e a Síntese de ATP
1. Envolve o fluxo de e- através de uma cadeia de
transportadores ligados à membrana;
2. A E livre está acoplada ao transporte dos prótons
através da membrana interna;
3. 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 Fosforilação Oxidativa
ATP Sintase
 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.
ATP Sintase
Fo: é uma proteína integral de membrana;
F1: é uma proteína periférica de membrana.
A formação de ATP na enzima
necessita de pouca energia;
O papel da força próton-motora é
empurrar ATP do seu sítio de ligação
na sintase.
ATP Sintase
CONTROLE RESPIRATÓRIO
O transporte de elétrons e a síntese de ATP são processos 
intimamente acoplados
Só há oxidação das coenzimas se houver síntese de ATP
ADP atinge concentrações limitantes na célula.
É o regulador dos dois processos
Quando ATP é consumido, ADP aumenta e há um estímulo 
dos dois processos.
Quando há muito ATP, há pouco ADP e os dois processos 
são mais lentos.
Como a energia é armazenada na 
célula?
Nas ligações fosfato da molécula de ATP.
Balanço Energético Final
1 NADH bombeia 10 prótons
1 FADH2 bombeia 6 prótons
Para a formação de 1 ATP, a ATP Sintase precisa do fluxo de 4 prótons
Portanto; 1 NADH = 2,5 ATPs
1 FADH2 = 1,5 ATPs