Estudo Dirigido - Cadeia Respiratória

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UFCSPA 
CURSO DE MEDICINA 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA 
AD2025 
ARTHUR LUIZ SCHEEREN ROHR (TURMA B) 
 
ESTUDO DIRIGIDO – CADEIA RESPIRATÓRIA 
 
A preocupação a célula é gerar energia (ATP) para a manutenção do gradiente 
elétrico, transporte de substâncias, biossíntese, etc. A produção de ATP pode ser em nível 
de substrato, a partir da transferência de fosfato de um composto de alta energia, como a 
fosfocreatina, para o ADP; ou a partir da quebra da ligação de tiéster de alta anergia do 
succinil-CoA do ciclo de Krebs. Outra maneira é por meio da fosforilação oxidativa. A 
fosforilação oxidativa é um processo que ocorre na membrana mitocondrial interna. Ela 
é dependente do fluxo de elétrons, provenientes do NADred e do FADred, pela CADEIA 
RESPIRATÓRIA. Cada volta do ciclo de Krebs gera 3 NADH + H+ e 1 FADH2. Há 
outras rotas que podem gerar NAD ou FAD fora do ciclo de Krebs como a via glicolítica 
e a oxidação de ácidos graxos. 
Os componentes da CADEIA RESPIRATÓRIA são pares redox. Os pares de 
elétrons do NADred ou do FADred serão transferidos para os componentes da cadeia, 
passando de um componente para outro, de acordo com a afinidade que os componentes 
têm pelos elétrons. Os componente da cadeia são, na sua maioria, proteínas, e os elétrons 
ficarão ligados aos grupos prostéticos destas proteínas. Estas proteínas podem ficar 
associadas umas às outras formando complexos proteicos transmembrana. 
1. Indique os complexos proteicos e seus grupos prostéticos. 
Complexo I (NADH-Ubiquinona oxirredutase): grupo prostético FMN 
(mononucleotídeo de flavina). 
Complexo II (FADH2-Ubiquinona oxirredutase): grupo prostético FAD. 
Complexo III (Ubiquinona-citocromo c oxirredutase): grupo prostético heme. 
Complexo IV (Citocromo c oxidase): grupo prostético heme e cobre. 
2. Qual é a enzima do ciclo de Krebs que é um componente da cadeia respiratória? 
De qual complexo ela faz parte? 
A enzima do ciclo de Krebs que também é um componente da cadeia respiratória 
é a Succinato Desidrogenase. Faz parte do Complexo II. 
3. Qual o componente lipídico da cadeia respiratória? 
O componente lipídico da cadeia respiratória é a Coenzima Q (ubiquinona). 
4. Quais os componentes da cadeia que não formam complexos proteicos e possuem 
maior liberdade de movimento pela membrana mitocondrial interna? Qual 
componente irá transferir o par de elétrons dos complexos I e II para o complexo 
III? E qual irá transferir o par de elétrons do complexo III para o complexo IV? 
 Os componentes da cadeia que não formam complexos proteicos e possuem maior 
liberdade de movimento são os prótons. 
 A Coenzima Q irá transferir o par de elétrons dos complexos I e II para o complexo 
III. 
 O Citocromo C irá transferir o par de elétrons do complexo III para o complexo 
IV. 
5. Para qual complexo o NADred, proveniente do ciclo de Krebs ou de outras rotas, 
irá transferir seu par de elétrons? 
O NADred proveniente de rotas metabólicas irá transferir seu par de elétrons para 
o Complexo I. 
6. Indique o todo o caminho percorrido pelos elétrons provenientes do NAD red na 
cadeia respiratória. 
Os elétrons do NADred atravessam o Complexo I e são transferidos até a 
ubiquinona. Há um fluxo de próton que atravessa a matriz em direção ao espaço 
intermembrana. Os elétrons são transportados para o Complexo III, onde o citocromo c 
reduz e transfere os elétrons para o Complexo IV. Após mais um fluxo de prótons, os 
elétrons são transferidos para o oxigênio, que se reduz e forma água. 
7. Em relação ao FADred, para quem ele irá transferir seus elétrons? 
O FADred irá transferir seus elétrons para o Complexo II. 
8. Indique todo o caminho percorrido pelos elétrons provenientes do FADred na 
cadeia respiratória. 
O Complexo II transfere os elétrons provenientes do FADred para o Complexo III 
(não gera fluxo de prótons), que transfere para o Complexo IV. 
9. Nas duas situações, qual é o último aceptor de elétrons é o O2, por isso a cadeia 
chama-se respiratória. Como é a sua forma reduzida do O2 na cadeia? 
 Na cadeia, a forma reduzida do O2 é H2O. 
10. Quando os elétrons passam de um par redox para outro par redox perdem 
energia. Na cadeia respiratória, a energia liberada pelo fluxo de elétrons servirá 
para bombear prótons H+ da matriz mitocondrial para o espaço intermembranas. 
Estes prótons passarão para o espaço intermembrana através dos sítios de 
fosforilação ou sítios conservadores de energia. 
a) Quais são estes sítios? 
 Complexos I, III e IV. 
b) Como se dá este bombeamento de prótons? 
 Na conformação oxidada, os H+ ligam-se às proteínas da cadeia respiratória. A 
redução destas proteínas altera a conformação delas, expondo os seus grupos protonados 
para o espaço intermembranas. Assim, os pKs são reduzidos e os H+ expulsos. 
c) Quantos prótons serão bombeados em cada sítio? 
 O complexo I bombeia 4 prótons, o complexo III emite 8 prótons e o complexo 
IV libera 4 prótons. 
11. Sabendo-se que a cada 4 prótons H+ bombeados 1 ATP será gerado na 
fosforilação oxidativa, calcule: 
a) Quantos ATPs são formados a partir de cada NADred 
São formados 3 ATPs a partir de cada NADred. 
b) Quantos ATPs são formados a partir de cada FADred. 
São formados 2 ATPs a partir de cada FADred. 
c) Quantos ATPs serão formados a cada volta do ciclo de Krebs? 
A cada volta do Ciclo de Krebs, são formados 38 ATPs. 
12. O cianureto e o CO são inibidores da cadeia respiratória. Explique a ação do 
cianureto e do CO na cadeia. Haverá uso fluxo de elétrons? O O2 será utilizado 
(reduzido à H2O)? A célula irá produzir ATP? 
 O cianureto e o monóxido de carbono causam uma inibição da cadeia respiratória 
no complexo IV. O cianureto ou o CO liga-se ao Fe3+ do heme a3 da citocromo c oxidase, 
que catalisa a etapa final do transporte de elétrons. Em decorrência disso, a respiração 
mitocondrial e a produção de energia cessam.