Bioquímica - Cadeia respiratória

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@rafvieiracampos 
bioquímica 
cadeia respiratória 
 
Cadeia transportadora de elétrons 
* Os intermediários metabólicos das séries de reações de oxidação doam elétrons a coenzimas específicas (NAD+ e FAD), formando as coenzimas 
reduzidas ricas em energia (NADH e FADH2) 
* Cada uma das reduzidas pode doar um par de elétrons a um grupo especializado de carreadores de elétrons, coletivamente denominados cadeia 
transportadora de elétrons (CTE) 
* Com o fluxo de elétrons pela cadeia, eles perdem muito de sua energia livre 
* Essa energia é utilizada para mover H+ através da membrana mitocondrial interna, criando um gradiente de H+ que possibilita a síntese de ATP 
a partir de ADP e fosfato inorgânico (Pi) 
* O acoplamento entre a liberação de energia na cadeia transportadora de elétrons e a síntese de ATP é chamado fosforilação oxidativa 
* A CTE está presente na membrana mitocondrial interna e é a via final comum pela qual os elétrons fluem até o O2, reduzindo-o a H20 
* A membrana mitocondrial interna é uma estrutura especializada impermeável à maioria dos íons pequenos e a moléculas pequenas, como 
ATP, ADP, piruvato e outros metabólitos importantes para a função mitocondrial 
* A membrana mitocondrial interna contém 4 complexos proteicos separados, denominados Complexos I, II, III e IV 
* Esses complexos aceitam ou doam elétrons, que são trocados com carreadores de elétrons relativamente móveis, a ubiquinona (CoQ) e o 
citocromo c 
* Com exceção da CoQ, que é uma quinona lipossolúvel, todos os membros da CTE são proteínas 
 
REAÇÕES 
1. Formação do NADH: o NAD+ é reduzido a NADH por desidrogenases que removem dois átomos de hidrogênio de seus substratos / ambos 
os elétrons, mas apenas um próton, são transferidos ao NAD+, formando NADH mais um próton livre, H+ 
2. NADH-desidrogenase: um H+ livre mais o íon hidreto carregado pela NADH são transferidos para a NADH-desidrogenase, o Complexo I / o 
Complexo I possui uma molécula de FMN, que aceita os dois átomos de hidrogênio, tornando-se FMNH2 / no Complexo I, os elétrons movem-
se do NADH para o FMN e daí para o ferro nos centros Fe-S e, então, para a CoQ / a energia é utilizada para bombear quatro H+ através da 
membrana mitocondrial interna, da matriz para o espaço intermembranas 
3. Succinato-desidrogenase: no Complexo II, os elétrons da oxidação do succinato a fumarato, catalisada pela succinato-desidrogenase, movem-
se da FADH2 para uma proteína Fe-S, e então para a CoQ / não há bombeamento de H+ no Complexo II 
4. Coenzima Q (ubiquinona): é um carreador de elétrons móveis e pode aceitar elétrons dos Complexos I e II e das outras desidrogenases 
mitocondriais / a CoQ transfere elétrons para o Complexo III (citocromo bc) / uma função da CoQ é unir as desidrogenases contendo 
flavoproteínas aos citocromos 
5. Citocromos: o ferro dos citocromos é convertido reversivelmente de sua forma férrica (Fe3+) par a ferrosa (Fe2+) / são passados ao longo da 
cadeia, do citocromo bc para o citocromo c, e então para os citocromos a + a3 / na medida que os elétrons fluem, 4 H+ são bombeados através 
da membrana mitocondrial interna no Complexo III e 2 no Complexo IV / o citocromo c é um carreador móvel de elétrons 
6. Citocromo a + a3: uma vez que este complexo de citocromos é o único carreador no qual o ferro do núcleo heme tem um sítio de coordenação 
disponível que pode reagir diretamente com o O2 / os elétrons transportados, o O2 e o H+ livres, são reunidos, e o O2 é reduzido a H2O 
7. Inibidores de sítios específicos: esses inibidores respiratórios previnem a passagem de elétrons, ligando-se a algum componente da cadeia e 
bloqueando a reação de oxidação-redução / todos os carreadores de elétrons antes do bloqueio estão completamente reduzidos, enquanto 
aqueles localizados após o bloqueio estão oxidados 
 
 
@rafvieiracampos 
 
 
Fosforilação do ADP a ATP 
* O transporte de elétrons está acoplado à fosforilação do ADP pelo “bombeamento” de prótons através da membrana mitocondrial interna 
* Os prótons são bombeados pelos Complexos I, III e IV 
* Para cada par de elétrons transferidos do NADH para o O2, 10 H+ são bombeados 
* A ATP-sintase é uma enzima composta por múltiplas subunidades que sintetiza ATP usando 
a energia do gradiente de H+ 
* É constituída por um complexo de proteínas que contém um domínio Fo que cruza a membrana 
interna e um domínio extramembranoso F1 que se projeta para dentro da matriz mitocondrial 
* Os H+ retornam à matriz mitocondrial passando pelo domínio Fo, que força a rotação da ATP-
sintase ⇾	causa alterações conformacionais em F1, permitindo que ADP e Pi sejam ligados e 
produza ATP, que será liberado 
* Nas mitocôndrias normais, a síntese de ATP está acoplada ao transporte de elétrons por meio 
do gradiente de H+ 
* A hidrólise de ATP a ADP e Pi nas reações que requerem energia aumenta a disponibilidade de 
substratos para a ATP-sintase e, assim, aumenta o fluxo de H+ por meio da enzima 
* A membrana mitocondrial interna requer transportadores especializados para transportar o 
ADP e o Pi do citosol para dentro da mitocôndria, onde o ATP pode ser novamente sintetizado 
* Um carreador antiporte de nucleotídeos da adenina transporta uma molécula de ADP do citosol 
para a matriz enquanto exporta um ATP da matriz para o citosol 
* Um transportador simporte cotransporta Pi e H+ do citosol para a matriz 
* A membrana mitocondrial interna não possui uma proteína transportadora de NADH, se modo 
que o NADH produzido no citosol não pode penetrar diretamente na matriz mitocrondrial 
* GLICEROL-FOSFATO: dois elétrons são transferidos do NADH para a di-hidroxiacetona-
fosfato, pela glicerol-3-fosfato-desidrogenase citosólica ⇾	o glicerol-3-fosfato produzido é 
oxidado pela isoenzima mitocondrial, a qual utiliza o FAD, que é reduzido a FADH2 ⇾	a CoQ 
oxida a FADH2 ⇾	a lançadeira do glicerol-3-fosfato resulta na síntese de dois ATP para cada 
NADH oxidado 
* MALATO-ASPARTATO: produz NADH na matriz mitocondrial e leva, desse modo, à produção 
de três ATP para cada NADH oxidado pela malato-desidrogenase, enquanto o oxalacetato é 
reduzido a malato ⇾	uma proteína transportadora carrega o malato para a matriz