RESUMO CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

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CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS – FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
Ela é responsável por oxidar as coenzimas reduzidas (NADH e FADH2) que são produzidas na 
oxidação da glicose, de aminoácidos e ácidos graxos. Essa cadeia também pode ser 
considerada um processo anfibólico, ou seja, que ocorre tanto em anabolismo quanto 
catabolismo. Essa cadeia está localizada na membrana interna da mitocôndria. É a terceira 
etapa da respiração celular aeróbica, pois todas aquelas coenzimas que são produzidas nas 
vias, elas precisam ser reoxidadas para retornarem e agirem como agente oxidante nessas 
duas etapas, então elas são reoxidadas na cadeia transportadora de elétrons. 
A glicose é quebrada em dois piruvatos na via glicolítica no citoplasma da célula, onde também 
são produzidos 2 NADH. Os Piruvatos são transferidos para dentro da mitocôndria por uma 
permease específica e em função de 2 NADH produz-se 2 Acetil-CoA, que é o chamado 
complexo PDH. O Acetil-CoA vai seguir todas as reações do ciclo de Krebs para ser oxidado em 
CO2. Durante essa oxidação são formados 6 NADH e 2 FADH2 no ciclo de Krebs. Todas essas 
coenzimas produzidas precisam ser reoxidadas para continuarem agindo como agente 
oxidante nessas duas etapas. Onde elas são reoxidadas? Na cadeia transportadora de elétrons, 
que se encontra acoplada na membrana interna da cadeia da mitocôndria, a qual é 
responsável por oxidar esses NADH e o FADH2, em NAD+ e FAD+2. Oxidando essas coenzimas, 
é possível observar que esse processo vai gerar uma fosforilação oxidativa, ou seja, vai gerar 
muito ATP/energia pra célula. 
ESTRUTURA DA CADEIA 
 
Encontra-se acoplada na membrana interna da mitocôndria, é formada por quatro complexos 
proteicos, onde o complexo I é um complexo transmembrana, ele atravessa toda a membrana 
interna; o complexo II não atravessa a membrana interna; o complexo III e IV também são 
transmembrana. A estrutura também possui uma coenzima Q, que funciona como uma ponte 
para o fluxo de elétrons, e o citocromo C, que também age como uma ponte para o fluxo de 
elétrons, e uma bomba, chamada de ATP-sintase, que é a responsável pela fosforilação 
oxidativa, ou seja, pela produção de ATP. 
Os elétrons vão ser sugados pelo complexo I, onde vão percorrer um fluxo no sentido da 
esquerda para a direita, ou seja, eles vão do complexo I, passam pela coenzima Q, pelo 
complexo III, pelo citocromo C, pelo complexo IV e atinge um aceptor final de elétrons, que é 
oxigênio. Por que ele tem esse fluxo da esquerda para a direita? Isso se explica pelo potencial 
de redução de cada complexo, ele vai aumentando da esquerda para a direita. Dessa forma, o 
oxigênio é a molécula com maior potencial de redução nessa cadeia, ou seja, é a molécula com 
a maior capacidade de reduzir e captar elétrons. 
COMO OCORRE A OXIDAÇÃO DO NADH? 
 
O NADH (reduzido) vai doar seus elétrons, oxidar e entrar no complexo I. Na medida em que os 
elétrons do NAD entram no complexo I, ele estimula o bombeamento de 4 prótons da matriz 
mitocondrial, pro espaço intermembranas. O elétron continua o seu caminho, passando pela 
coenzima Q, que ajuda como uma ponte, transferindo os elétrons para o complexo III. Quando 
eles passam neste complexo, estimula-se o bombeamento de mais 4 prótons para o espaço 
intermembranas. O elétron continua seu fluxo normalmente, passa pelo citocromo C e pelo 
complexo IV. Quando passa pelo complexo IV, não são bombeados 4 prótons, são bombeados 
apenas 2 prótons para o espaço intermembrana. Esses dois elétrons vão terminar no oxigênio, 
que é o aceptor final dos elétrons do NADH. Ao se ligar no oxigênio, 2 prótons (2H+) presentes 
na matriz se ligam no oxigênio, formando H2O. Então, é dessa forma que ocorre a oxidação de 
elétrons a partir da oxidação do NADH. 
 
 
COMO OCORRE A OXIDAÇÃO DO FADH2? 
 
É o mesmo processo, os elétrons vão passando pelos complexos e estimulando o 
bombeamento de prótons, mas o FADH2 não entra pelo complexo I, ele entra diretamente no 
complexo II, o qual não ultrapassa a membrana interna. Então o FADH2 doa seus elétrons para 
o complexo II, os quais não vão estimular o bombeamento de prótons para o espaço 
intermembranas. Dessa forma, os elétrons segue para a coenzima Q, que age como uma 
ponte, levando os elétrons para o complexo III. Na medida em que os elétrons passam por esse 
complexo, são bombeados 4 prótons para o espaço intermembrana. O fluxo de elétrons tem 
continuidade, passando pelo citocromo C, os elétrons passam pelo complexo IV e estimula o 
bombeamento de 2 prótons para o espaço intermembrana. O fluxo de elétrons continua e 
para no oxigênio, ou seja, o oxigênio é o aceptor final desses elétrons na cadeia. Na medida em 
que o oxigênio capta esses dois elétrons, dois prótons da matriz mitocondrial se ligam ao 
oxigênio formando H2O. 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 
Como que ocorre a produção de ATP a partir desse fluxo de elétrons, desses prótons que são 
bombeados para o espaço intermembranas. A fosforilação oxidativa tem como conceito a 
síntese de ATP através da oxidação das enzimas NADH e FADH2, a qual é realizada por uma 
bomba, chamada de ATP-sintase, que aproveita a energia gerada pelo transporte de elétrons e 
pelo bombeamento dos prótons para o espaço intermembranas. E como é gerada essa 
energia? A bomba ATP-sintase precisa de um estímulo para funcionar, de uma energia, a qual 
é gerada. O Mitchell tenta explicar como é gerada essa energia e é chamada de Hipótese 
Quimiosmótica. 
 
O bombeamento de prótons para o espaço intermembranas vai criar dois gradientes, um 
gradiente elétrico, ou seja, na medida em que muitos prótons são bombeados, o espaço 
intermembrana fica muito positivo (prótons+) e a matriz mitocondrial negativa, onde então é 
criado um gradiente elétrico discrepante. Além disso, temos um gradiente de pH, pois estamos 
falando de H+ (ácidos), ou seja, no espaço intermembranas fica muito ácido por conta do 
bombeamento dos prótons. Esses dois gradientes geram uma energia necessária para o 
funcionamento da ATP-sintase. 
 
Devido ao gradiente elétrico e de pH que foram criados, os prótons bombeados para fora 
retornam para a matriz mitocondrial pela ATP-sintase. Para que isso seja possível acontecer, 
são necessários 4 H+ (prótons) para que ela produza 1 ATP. Por quê? Um hidrogênio (H+) no 
espaço intermembrana é responsável por ligar a um fosfato que está fora da matriz e é levado 
até a bomba ATP-sintase. Os outros 3 H+ que entram, são os responsáveis por ativar a bomba. 
O fosfato inorgânico que foi trazido por aquele primeiro próton que entrou na bomba, ele vai 
se ligar ao ADP que está acoplado na bomba, formando 1 ATP. 
A cada 4 hidrogênios que voltam pela ATP-sintase, forma-se um ATP. 
Através da oxidação de 1 NADH, são bombeados 10 hidrogênios, é necessário que 4 H+ 
retornem pela ATP-sintase para a produção de 1 ATP, ou seja, ao realizar o cálculo: 10/4, 
chegamos a conclusão de que serão produzidos 2,5 ATPs. 
Um FADH2 é responsável por bombear 6 hidrogênios, é necessário que 4H+ retornem pela 
ATP-sintase para a produção de 1 ATP, ou seja, ao realizar o cálculo: 6/4, chegamos a 
conclusão de que serão produzidos 1,5 ATPs. 
Existe um livro que aproxima os valores para 3 ATPs e 2 ATPs, respectivamente. 
 
Quantos ATPs são formados a partir da oxidação de 1 mol de glicose? 
 
É multiplicado por 3 por considerar o livro de Bioquímica Básica, onde a partir de 1 NADH 
produz 3 ATPs, mas como temos 10 NADHs, será feita a multiplicação 10x3, chegando ao total 
de 30 ATPs formados a partir da oxidação dos 10 NADHs que são formados a partir de 1 mol de 
glicose. No caso do FADH2, são produzidos 2 FADH2s no ciclo de Krebs. Considerando que a 
partir de 1 FADH é produzido 2 ATPs na cadeia transportadora de elétrons, então a partir de 2 
FADHs, serão produzidos 4 ATPs (2x2). 
Quantos ATPs são produzidos a nível do substrato? Sabe-se que na via glicolítica são 
produzidos 2 ATPs(4 na fase de pagamento, 2 que são gastos na fase de investimento, 
obtendo um saldo final de 2), no complexo PDH não são formados e no ciclo de Krebs também 
são produzidos 2 ATPs a nível do substrato. Dessa forma, conclui-se que são produzidos 4 ATPs 
a nível do substrato. 
No final, ao somar a quantidade total de ATPs que são produzidos, obtemos 38 ATPs que são 
formados a partir da oxidação aeróbica de um mol de glicose. Porém, não são 38 ATPs. Por 
quê? 
No cálculo de ATP, foi considerado os 2 NADH que são produzidos na via glicolítica, mas 
acontece algo com eles que será explicado a seguir. 
 
Esses dois NADHs que são produzidos na via glicolítica se encontram no citoplasma, os outros 
NADHs que são produzidos, estão dentro da mitocôndria, ou seja, estes NADHs entram 
diretamente na cadeia transportadora de elétrons e são oxidados, mas esses NADHs precisam 
entrar na mitocôndria, só que ele não tem um transportador específico de NADH, então o que 
vai acontecer? Alguma molécula tem que pegar esses elétrons e levar de “carona” pra dentro 
da mitocôndria, para que esses elétrons sejam transferidos para o NADH mitocondrial, para 
que ele seja reoxidado. 
 
A energia/elétrons do NADH citossólico é transferida para dentro da mitocôndria a partir de 
dois mecanismos principais, através do mecanismo de Lançadeira Malato-Aspartato e da 
Lançadeira do Glicerol Fosfato. 
Alguns tecidos dão prioridade para o mecanismo da Lançadeira Malato-Aspartato, que são os 
tecidos cardíaco, hepático e renal. Assim como outros tecidos também dão prioridade para os 
mecanismos da Lançadeira Glicerol Fosfato, que é o cérebro e o músculo esquelético. 
 
Esse mecanismo transfere os elétrons do NAD citossólico para dentro da mitocôndria, pro NAD 
mitocondrial. Então, o Oxaloacetato vai ser reduzido a Malato, ou seja, ele vai capturar os 
elétrons do NAD citossólico e vai se reduzir até Malato. O Malato possui um transportador 
específico na membrana da mitocôndria, onde ele consegue entrar normalmente para dentro 
da mitocôndria, e na matriz mitocondrial ele irá transferir os elétrons para o NAD mitocondrial. 
Com a transferência desses elétrons, o Malato vai oxidar e transformar novamente em 
Oxaloacetato. O NAD mitocondrial recebendo os elétrons (H+) do Malato, ele irá se tornar 
reduzido, dessa forma o NADH poderá ser reoxidado na cadeia transportadora de elétrons, 
gerando os ATPs necessários. 
Após esse procedimento, o Oxaloacetato irá receber um grupamento amino do Glutamato por 
um processo de desaminação, dessa forma ele se transforma em Aspartato e retorna para o 
citoplasma. 
Portanto, a Lançadeira Malato-Aspartato tem como função transferir a energia do NAD 
citossólico para o NAD mitocondrial, para que esse NAD consiga ser reoxidado. 
Quando o Aspartato sai da mitocôndria, ele estimula o bombeamento de um próton para a 
matriz mitocondrial, ou seja, esse próton que deveria ter retornado pela bomba ATP-sintase, 
ele vai voltar livremente devido a esse estimulo causado pela passagem do Aspartato da matriz 
mitocondrial para o citoplasma. Também não podemos nos esquecer de que são 2 NAD 
citossólicos produzidos através de 1 mol de glicose, portanto esse processo ocorre duas vezes. 
Então, são bombeados para dentro da matriz mitocondrial 2 prótons. 
 
Os dois prótons bombeados para dentro da matriz mitocondrial, eles vão impedir a formação 
de um ATP. Então, o saldo energético a partir de um mol de glicose daqueles tecidos que 
utilizam o mecanismo da Lançadeira Malato-Aspartato, no fígado, nos rins e no coração são de 
37 ATPs. 
 
Uma molécula chamada de Diidroxiacetona fosfato vai capturar os elétrons do NAD citossólico 
e será reduzida a Glicerol 3-fosfato. O Glicerol 3-P com os elétrons do NAD citossólico, vai 
transferir os elétrons para o FAD, que se encontra na membrana interna da mitocôndria. O 
FAD recebendo esses elétrons, ele vai reduzir, o FADH já entra direto no complexo II da cadeia 
transportadora de elétrons e bombeia apenas 6 prótons para fora, produzindo apenas 2 ATPs. 
Quando entra direto no complexo II, não irá precisar bombear 10 prótons (assim como o NAD) 
para o espaço intermembrana, ele irá bombear somente 6. Dessa forma, no final terá a 
produção de -2 ATPs. 
 
Portanto, como são dois ATPs a menos no saldo final, o saldo energético a partir de 1 mol de 
glicose, no cérebro e no músculo esquelético, serão de 36 ATPs. 
 
OS INIBIDORES E DESACOPLADORES DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELETRONS 
 
Os inibidores da cadeia transportadora de elétrons vai inibir o fluxo de elétrons, com isso a 
cadeia não funciona. Se a cadeia respiratória não funciona, podemos considerar que os 
inibidores dela são letais para os organismos vivos. Temos, como exemplo, o Cianeto, 
Monóxido de carbono, Antimicina A, entre outros. São compostos que inibem cada um com 
seu mecanismo especifico o fluxo de elétrons na cadeia. 
Em relação aos desacopladores, eles irão desacoplar o fluxo de elétrons da fosforilação 
oxidativa, não interrompendo o fluxo, apenas atrapalham a fosforilação oxidativa. Por isso, 
eles vão causar hipermetabolismo e termogênese, que será responsável por acelerar o 
metabolismo da pessoa e a energia será dissipada em forma de calor, aumentando a 
temperatura corporal. Como exemplo de desacoplado, temos o principal que é o DNP, que é 
um composto sintético, que o pessoal utilizava muito para emagrecimento. Como o DNP 
desacopla o fluxo de elétrons da fosforilação oxidativa, isso causa um hipermetabolismo, que 
será o responsável por acelerar a oxidação de lipídeos, que estão armazenados nos adipócitos. 
Os riscos deste composto superam os benefícios, porque dependendo da intensidade, ele 
pode levar à morte, pois aumenta muito a temperatura corporal da pessoa, o que levou ao 
desuso desses desacopladores. Também temos um composto que é natural chamado de 
Termogenina, que é uma proteína, que é desacopladora da cadeia transportadora de elétrons.