BQM 2 Resumo Bloco I

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INTRODUÇÃO AO METABOLISMO
1) Vias Metabólicas
Metabolismo: conjunto de reações químicas que acontecem dentro das células dos organismos
vivos, para que adquiram e utilizem energia livre para realizar diferentes funções. Este processo
se realiza acoplando as reações exergônicas de oxidação de nutrientes e os processos
endergônicos necessários para manter o estado vital.
● Anabolismo Chama-se anabolismo, ou metabolismo construtivo, o conjunto das
reações de síntese necessárias para o crescimento de novas células e a manutenção de
todos os tecidos.
● Catabolismo é um processo contínuo, centrado na produção da energia necessária
para a realização de todas as atividades físicas externas e internas.
I) As vias metabólicas são irreversíveis.
II) Cada via metabólica tem um etapa obrigatória.
III) Todas as vias metabólicas são reguladas.
IV) Nas células eucarióticas, as vias metabólicas ocorrem em lugares específicos na célula.
2) Energia Livre de Gibbs
É a energia capaz de realizar trabalho durante uma reação, à temperatura e pressão
constantes.
Onde:
ΔG: Variação da Energia livre de Gibbs do sistema reagente (possui sinal negativo em processos
favoráveis, como em sistemas que reagem espontaneamente);
ΔH: Variação na Entalpia (quantidade de calor do sistema reagente);
T: Temperatura absoluta;
ΔS: Variação de Entropia (grau de desordem do sistema: quanto menos complexos e mais
desordenados os produtos, maior é a entropia).
OBS: ΔG positivo = reação não-espontânea(absorve calor)
ΔG negativo = reação espontânea (libera calor)
3) Equilíbrio de reação ou Estado Estacionário (Keq):
Velocidade da reação no sentido dos Reagentes=Velocidade da reação no sentido dos Produtos
Para reações bioquímicas, as condições-padrão são diferentes.
• Como pHcelular = 7,0 → [H+] = 10-7 M
• [H2O] = 55,5 M
• [Mg2+] = 10-3 M (quando houver Mg2+ na reação)
• Presença de H2O, H
+ ou Mg2+ num sistema: não são considerados na fórmula.
4) Energia Livre no Equilíbrio (ΔG’°):
Indica o sentido da reação, quando a [ ]i de cada componente é 1,0 M, o pH é 7,0, a
temperatura 25°C e a pressão 1 atm.
5) Energia Livre de Gibbs Real:
Depende das concentrações dos reagentes e produtos, além da temperatura, os quais são
valores que não correspondem necessariamente aos das condições-padrão.
Para uma reação do tipo A + B C + D , os valores de ΔG e ΔG’° são relacionados pela
equação abaixo.
6) Compostos fosforilados de alta e baixa energia
Em água, o ΔG padrão de compostos fosforilados foram calculados. Se o valor for maior que
- 25, é classificado como de alta energia; se for menor que -25, será de baixa energia.
Porque o ATP?
Ele é cineticamente estável. O ATP em solução não hidrolisa tão facilmente, fica mais fácil de
ser clivado por enzimas.
Na célula, o ∆G de hidrólise do ATP é substancialmente maior, visto que as concentrações de
ATP, ADP e Pi são muito menores que nas condições padrões e que há um excesso de ATP em
relação ao ADP. O pH e as concentrações de Mg2+, o qual forma complexo com ATP e ADP,
também afetam o valor de ∆G. O rendimento energético fisiológico da hidrólise de ATP a ADP +
Pi é por volta de -50 kJ/mol.
Estados de Oxidação do Carbono
● NAD(P)+ / NADH Biossíntese de lipídios
● FAD/ FADH2 Ciclo de Krebs
A VIA GLICOLÍTICA
1) Glicólise
Na glicólise, uma molécula de glicose é degradada em uma série de reações catalisadas por
enzimas para liberar duas moléculas do composto piruvato, contendo cada uma delas três
átomos de carbono. Durante as reações sequenciais da glicólise, parte da energia livre liberada
da glicose é conservada na forma de ATP e de NADH. A glicólise é uma via central quase
universal do catabolismo da glicose. É a vida através da qual, na maioria das células, ocorre o
maior fluxo de carbono.
Fermentação: é um termo geral que denota a degradação anaeróbica da glicose ou de outros
nutrientes orgânicos em vários produtos para obter energia conservada na forma de ATP. O
processo da glicólise difere de uma espécie para outra apenas em detalhes da sua regulação e
no destino metabólico subsequente do piruvato formado.
A glicose possui seis átomos de carbono e sua divisão em duas moléculas de piruvato, cada
uma com três átomos de carbono, ocorre em uma sequência de 10 passos.
FASE PREPARATÓRIA
1. Fosforilação da Glicose à Glicose 6-fosfato
2. Conversão da Glicose 6-fosfato em Frutose 6-fosfato
3. Fosforilação da Frutose 6-Fosfato a Futose1,6-Bifosfato
4. Clivagem da Frutose 1,6-Bifosfato
5. Interconversão das Trioses Fosfato
Saldo Parcial da Via
✔ Foram gastas duas moléculas de ATP
✔ Duas moléculas de Gliceraldeído 3-fosfato foram geradas
FASE DE PAGAMENTO DA GLICÓLISE
6. Oxidação do Gliceraldeído 3-Fosfato a 1,3-Bifosfoglicerato
7. Transferência do Fosforil do 1,3-Bifosfoglicerato ao ADP
8. Conversão do 3-Fosfoglicerato a 2-Fosfoglicerato
9. Desidratação do 2-Fosfoglicerato
10. Transferência do Fosforil do Fosfoenolpiruvato ao ADP
Saldo Final da Via
✔ Foram produzidas:
• 2 moléculas de ATP
• 2 moléculas de NADH
• 2 moléculas de Piruvato
2) Regulação da Glicólise
A Glicólise é regulada em 3 pontos principais, que são as enzimas tidas como “irreversíveis”:
Hexoquinase, Fosfofrutoquinase e Piruvato quinase. Suas atividades são reguladas por ligação
reversível de efetores alostéricos ou por modificações covalentes. Além disso, a quantidade
destas enzimas pode ser modulada por regulação transcricional a fim de atender as
necessidades energéticas. O tempo necessário para controle alostérico, regulação por
fosforilação e controle transcricional é, tipicamente, em milisegundos, segundos/minutos e
horas, respectivamente.
HEXOQUINASE: catalisa a entrada da glicose livre na via glicolítica e é uma enzima
reguladora. Dela existem quatro isoenzimas (designadas de I a IV) que são codificadas
por quatro genes diferentes.
● Tipo I cérebro e rins
● Tipo II predominante nos miócitos (tecidos sensíveis à insulina)
● Tipo III não é especial (pulmão e baço)
● Tipo IV predominante no fígado (glicoquinase)
A Hexoquinase pode estar tanto no citoplasma, associado ao retículo ou à mitocôndria, quanto
no núcleo. Ela pode ser alvo terapêutico, uma vez que a sua associação à mitocôndria inibe a
apoptose e é inútil na glicólise devido à alta produção de ATP.
As diferentes isoenzimas da hexoquinase do fígado e do músculo refletem as diferentes
funções desses órgãos no metabolismo dos carboidratos: o músculo consome glicose para
produzir energia, enquanto o fígado mantém a homeostase da glicose no sangue por meio da
remoção ou da produção desse açúcar, dependendo dos valores da concentração da glicose em
um dado momento.
Como um transportador de glicose muito eficiente presente nos hepatócitos (GLUT-2) equilibra
rapidamente as concentrações de glicose do citosol com aquelas do sangue, a Km grande de
Hexoquinase IV permite sua regulação direta pelo nível de glicose no sangue. Quando a
concentração da glicose no sangue é alta, e isso acontece após uma refeição rica em
carboidratos, a glicose em excesso é transportada para o interior dos hepatócitos, onde a
hexoquinase IV a converte em glicose-6-fosfato. Como a hexoquinase IV não está saturada
quando a glicose no sangue tem concentração de 10mM, sua atividade continua a aumentar à
medida que a concentração de glicose aumenta até 10mM ou mais.
A hexoquinase IV é inibida pela ligação com uma proteína reguladora específica do fígado; essa
ligação é muito mais forte na presença de frutose-6-fosfato, um efetor alostérico dessa
interação. A glicose compete com a frutose-6-fosfato por essa ligação e provoca a dissociação
da proteína reguladora da hexoquinase IV com consequente diminuição da inibição.
Imediatamente após uma refeição rica em carboidratos, quando a glicose no sangue está em
concentração alta, a glicose entra nos hepatócitos através da GLUT-2 e ativa a hexoquinase IV
por meio desse mecanismo. Durante o jejum, quando a glicose sanguínea cai para níveis abaixo
de 5mM, a frutose-6-fosfato aciona a inibição da hexoquinase IV pela proteína reguladora,
dessa forma o fígado nãocompete com os demais órgãos pela captação da glicose escassa.
OBS: Importância da glicoquinase na liberação de insulina:
O acúmulo de glicose fora da célula leva ao GLUT-2 se abrir e coloca a glicose para dentro da
célula. A glicoquinase fosforilará essa glicose e levará essa glicose ao Ciclo de Krebs e à
fosforilação oxidativa, gerando muito ATP. O medicamento age nos canais de potássio sensíveis
ao ATP. Ele mimetiza o ATP e fecha o canal, levando ao acúmulo de potássio dentro da célula e
fazendo com que haja a despolarização da membrana. Quando ela atinge uma voltagem que
abra os canais de Cálcio dependentes de voltagem, o Ca2+ entra na célula e auxilia o
citoesqueleto a movimentar vesículas de insulina a se fundirem na membrana e serem
liberadas para fora da célula.
FOSFOFRUTOQUINASE: o ATP não é somente um substrato para a PFK-1, mas também um
produto final da via glicolítica. Quando a concentração de ATP aumenta até níveis altos, é um
sinal de que o ATP está sendo produzido com velocidade maior que aquela com que é
consumido; o ATP inibe a PFK-1 por ligação a um sítio alostérico e, com isso, diminui a afinidade
da enzima pela frutose-6-fosfato. O AMP e o ADP têm suas concentrações aumentadas quando
o consumo de ATP é maior que sua produção; nessa condição ambos agem fazendo diminuir a
inibição pela ATP.
O citrato (ácido cítrico) é um regulador alostérico da PFK-1; concentrações altas de citrato
aumentam o efeito inibidor do ATP, o que faz diminuir ainda mais o fluxo de glicose através da
via glicolítica.
PIRUVATO QUINASE (PK): Concentrações altas de ATP, Acetil-CoA e ácidos graxos de cadeia
longa inibem alostericamente todas as enzimas da piruvato quinase. Quando a concentração
baixa de glicose no sangue provoca a liberação do glucagon, a proteína quinase dependente de
AMPc fosforila a enzima L(isoenzimas hepática) da piruvato quinase e a inativa. Isso diminui a
velocidade de utilização da glicose como combustível no fígado e permite sua exportação para
o cérebro e demais órgãos.
Ciclo do Ácido Cítrico
1)Complexo da Piruvato Desidrogenase
Nos organismos aeróbicos, a glicose e outros açúcares, ácidos graxos e a maioria dos
aminoácidos são oxidados a CO2 e H2O através do ciclo do ácido cítrico. Porém, para que
possam entram no ciclo, precisam ser degradados até o grupo acetil do Acetil-CoA, a forma na
qual o ciclo do ácido cítrico aceita a maior parte do seu combustível.
A reação completa catalisada pelo complexo da piruvato desidrogenase é a descarboxilação
oxidativa, um processo irreversível de oxidação no qual o grupo carboxila é removido do
piruvato na forma de uma molécula de CO2 e os dois carbonos remanescentes tornam-se o
grupo acetil do Acetil-CoA.
A desidrogenação e a descarboxilação do piruvato em Acetil-CoA envolvem a ação sequencial
de cinco enzimas, assim como de cinco coenzimas:
Enzimas Coenzimas
Piruvato Desidrogenase (E1) Tiamina
Diidrolipoil Transcetilase (E2) Pirofosfato (TPP)
Diidrolipoil Desidrogenase (E3) Flavina Adenina Dinucleotídio (FAD)
Piruvato Desidrogenase Quinase Coenzima A (CoA)
Piruvato Desidrogenase Fosfatase Nicotinamida Adenina Dinucleotídio (NAD)
2) Reações do Ciclo do Ácido Cítrico
Para dar a primeira volta no Ciclo, o Acetil-CoA transfere seu grupo acetil para um composto
com quatro átomos de carbono, o oxalacetato, para formar o citrato, um composto com seis
átomos de carbono. O citrato é então transformado em isocitrato e este é desidrogenado, com
perda de CO2, para formar o composto com cinco átomos de carbono, o α-cetoglutarato. O
α-cetoglutarato perde uma segunda molécula de CO2 e libera o succinato, um composto com
quatro átomos de carbono. O succinato é convertido enzimaticamente, em três passos, no
oxalacetato, no qual o ciclo se iniciou. Agora o oxalacetato está pronto para reagir com uma
nova molécula de Acetil-CoA e iniciar uma segunda volta. Quatro dos oito passos desse
processo são oxidações, e a energia é conservada, com alta eficiência, na formação das
coenzimas reduzidas (NADH e FADH2).
RESUMO
1. Condensação de Acetil-CoA e Oxalacetato
2. Formação do Isocitrato via cis-aconitato
3. Oxidação do Isocitrato a α-Cetoglutarato e CO2
4. Oxidação do α-Cetoglutarato a Succinil-CoA e CO2
5. Conversão do Succinil-CoA a Succinato
6. Oxidação do Succinato a Fumarato
7. Hidratação do Fumarato a Malato
8. Oxidação do Malato a Oxalacetato
Para dar uma volta no Ciclo de Krebs (por piruvato):
• 1 molécula de ATP
• 3 moléculas de CO2
• 3 moléculas de NADH
• 1 molécula de FADH2
3) Regulação do Ciclo do Ácido Cítrico
O Ciclo de Krebs é regulado em 4 pontos principais (mesmo que um deles não faça parte direta
do ciclo): Piruvato desidrogenase, Citrato sintase, Isocitrato sintase e α-Cetoglutarato
desidrogenase.
Regulação do complexo Piruvato Desidrogenase
Ativação alostérica por:
• AMP, CoA, NAD+: Indicam que o ciclo está lento
• Ca2+, no músculo, uma vez que é o iniciador da contração muscular.
Inibição alostérica por:
• ATP, Acetil-CoA, NADH: Indicam que há muita substância combustível no ciclo.
• Ácidos graxos: Também são capazes de gerar Acetil-CoA
Logo: A regulação alostérica segue as variações nas seguintes razões:
ATP/ADP, NADH/NAD+ e Acetil-CoA/CoA
Toda vez que a piruvato desidrogenase quinase (PDK) estiver ativa (ATP, NAD), ela irá fosforilar
a E1(piruvato desidrogenase) e vai inativar.
Diminuindo o ciclo (diminuir o Acetil-CoA, NADH, ATP), sendo assim, irá aumentar a produção
de CoA, NAD+, Ca2+, ADP e Mg2+, ficando em excesso. Com isso, a PDP, tira o
fosfato(desfosforila), e volta a ser ativa.
Regulação do Citrato Sintase
Ativação alostérica por: ADP
Inibição alostérica por: ATP, Succinil-CoA, Citrato e NADH.
Regulação da Isocitrato Sintase
Ativação alostérica por: ADP, Ca2+.
Inibição alostérica por: ATP
Regulação da α-Cetoglutarato desidrogenase
Ativação alostérica por: Ca2+
Inibição alostérica por: Succinil-CoA e NADH
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS
A fosforilação oxidativa é o estágio final do metabolismo produtor de energia nos organismos
aeróbios. Todas as etapas oxidativa na degradação dos carboidratos, gorduras e aminoácidos
convergem para esse estágio final da respiração celular no qual a energia proveniente da
oxidação é responsável pela síntese de ATP. A fosforilação oxidativa envolve a redução do O2 a
H2O com elétrons doados pelo NADH e FADH2. O entendimento atual da síntese de ATP nas
mitocôndrias está baseado na hipótese introduzida por Mitchell, de que as diferenças na
concentração transmembrana de prótons são os reservatórios para a energia extraída das
reações de oxidação biológicas. Esta teoria quimiosmótica permite a compreensão dos
processos de fosforilação oxidativa, transporte ativo através de membranas e o movimento dos
flagelos das bactérias.
1) Reações de transferência de elétrons na mitocôndria
As mitocôndrias, como as bactérias gram-negativas, possuem duas membranas. A membrana
mitocondrial externa é facilmente permeável a íons e moléculas pequenas que se movem
livremente através de canais transmembrana formados por uma família de proteínas integrais
(porinas). A membrana interna é impermeável à maioria das moléculas pequenas e íons,
incluindo prótons (H+); as únicas espécies que atravessam a membrana interna são aquelas que
o fazem através de transportadores específicos. A membrana interna contém os componentes
da cadeia respiratória e a ATP sintase.
A matriz mitocondrial cercada pela membrana interna contém o complexo da piruvato
desidrogenase e as enzimas do ciclo do ácido cítrico. O ADP e o Pi são transportados
especificamente para o interior da matriz à medida que o ATP recém-sintetizado é
transportado para fora.
A fosforilação oxidativa começa com a entrada de elétrons na cadeia respiratória. A maioria
desses elétrons é proveniente da ação de desidrogenases que coletam elétrons das vias
catabólicas e os catalisam para receptores universais de elétrons, NAD+/NADP+ ou FMN/FAD.
As desidrogenases associadas a nucleotídeos de nicotinamida (NAD+/NADP+) catalisam reações
reversíveis dosseguintes tipos gerais:
Substrato reduzido + NAD+ substrato oxidado + NADH + H+
Substrato reduzido + NADP+ substrato oxidado + NADPH + H+
2) Transportadores
A cadeia respiratória mitocondrial consiste de uma série de transportadores de elétrons que
atuam sequencialmente, a maioria deles são proteínas integrais de membrana que apresentam
grupos protéticos capazes de aceitar ou doar um ou dois elétrons. Na fosforilação oxidativa
ocorrem três tipos de transferência de elétrons:
1 - transferência direta de elétrons, tal como na redução do Fe3+ a Fe2+
2 - transferência como um átomo de hidrogênio (H+ + e-)
3 - transferência como um íon hidreto (:H-), que possui dois elétrons
Além do NAD e das flavoproteínas (FMN/FAD), três outros tipos de moléculas transportadoras
de elétrons funcionam na cadeia respiratória: uma quinona hidrofófica (ubiquinona) e dois
tipos diferentes de proteínas que contém ferro (citocromos e ferro-enxofre proteínas).
A ubiquinona, também chamada de coenzima Q, é uma benzoquinona lipossolúvel que
apresenta longa cadeia lateral isoprenóide. A ubiquinona pode aceitar um elétron, originando
o radical semiquinona (. QH), ou dois elétrons para originar o ubiquinol (QH2). Ela pode atuar na
junção entre um doador de dois elétrons e um receptor de um elétron.
Os citocromos são proteínas que apresentam como característica uma intensa absorção de luz
visível graças a seus grupos prostéticos heme que contêm ferro. As mitocôndrias contêm três
classes de citocromos designados a, b e c, que podem ser diferenciados pelas diferenças nos
seus espectros de absorção de luz (600nm, tipo a; 560nm, do tipo b; 550nm, tipo c). Os
cofatores heme dos citocromos a e b estão fortemente ligados às suas proteínas associadas,
embora de forma não covalente; os grupos heme dos citocromos do tipo c estão ligados
covalentemente por meio de resíduos de cisteína. Os citocromos dos tipos a e b e alguns do
tipo c são proteínas integrais da membrana interna da mitocôndria. O citocromos c da
mitocôndria é uma proteína solúvel que se associa com a superfície externa da membrana
interna da mitocôndria por meio de interações eletrostáticas.
Nas proteínas ferro-enxofre, o ferro está associado a átomos de enxofre inorgânicos ou a
átomos de enxofre de resíduos de cisteína na proteína, ou ambos. As proteínas ferro-enxofre
de Rieske são uma variação nesse tema; nelas, um átomo de Fe está coordenado a dois
resíduos de histidina em vez de dois resíduos de cisteína. Todas as proteínas ferro-enxofre
participam de transferências de um elétron e nelas cada átomo de ferro do arranjo
ferro-enxofre está oxidado ou reduzido. Pelo menos oito proteínas ferro-enxofre funcionam na
transferência de elétrons na mitocôndria.
Na reação completa catalisada pela cadeia respiratória mitocondrial, os elétrons movem-se do
NADH, do succinato ou de algum outro doador primário de elétrons através das flavoproteínas,
ubiquinona, proteínas ferro-enxofre, citocromos e finalmente para o O2. Podemos supor que os
carregadores funcionem em ordem crescente do potencial de redução, uma vez que os
elétrons fluem espontaneamente dos carregadores de E’o menor para carregadores com E’o
maior. A sequencia deduzida por este raciocínio é:
NADH Q citocromo b citocromo c1 citocromo c citocromos a citocromos a3 O2
3) Complexos
Os transportadores de elétrons da cadeia respiratória estão organizados em complexos
supramoleculares embebidos na membrana que podem ser fisicamente separados.
Os complexos I e II catalisam a transferência de elétrons para a ubiquinona a partir de dois
doadores de elétrons diferentes: o NADH (complexo I) e o succinato (complexo II). O complexo
III transporta elétrons da ubiquinona até o citocromo c, e o complexo IV completa a sequencia
transferindo elétrons do citocromo c para o O2.
COMPLEXO I: NADH ATÉ UBIQUINONA
Também chamado de NADH: ubiquinona oxidorredutase, ou NADH desidrogenase, é uma
enzima grande composta por 42 cadeias polipeptídicas diferentes, incluindo FMN e seis centros
de Fe-S. O complexo I catalisa simultânea e obrigatoriamente dois processos acoplados: a
transferência exergônica para a ubiquinona de um íon hidreto do NADH e um próton da matriz;
e a transferência endergônica de quatro prótons da matriz para o espaço intermembranas.
Assim, o complexo I é uma bomba de prótons movida pela energia da transferência de elétrons
e a reação movimenta os prótons em uma direção específica de um local (a matriz, que se
torna negativamente carregada com a saída de prótons) para outro (o espaço intermembranas,
que se torna positivamente carregado). Reação global:
NADH + 5H+N + Q NAD
+ + QH2 + 4H
+
P
Sendo: P=lado positivo da membrana interna e N=lado negativo (a matriz)
OBS: O amital (droga barbitúrica), rotenona
(produto vegetal usado como inseticida) e a
piericidina A (antibiótico) inibem o fluxo de
elétrons dos centros de Fe-S do complexo I
para a ubiquinona e por isso, bloqueiam
todo o processo de fosforilação oxidativa.
COMPLEXO II: SUCCINATO ATÉ UBIQUINONA
Contém cinco grupos prostéticos de dois
tipos e quatro subunidades protéicas
diferentes. As subunidades C e D são
proteínas integrais de membrana. As subunidades A e B estendem-se no interior da matriz.
Uma proteína possui um FAD ligado covalentemente e um centro Fe-S com quatro átomos de
Fe; uma segunda proteína ferro-enxofre também está presente. Os elétrons passam do
succinato para o FAD e, então, através dos centros Fe-S, para a ubiquinona. A primeira etapa na
β−oxidação dos acil-CoA graxos, catalisada pela flavoproteína acil-CoA desidrogenase, envolve
a transferência de elétrons do substrato para o FAD da desidrogenase, depois para uma
flavoproteína transferidora de elétrons que, por sua vez, passa seus elétrons para a ubiquinona
oxidorredutase.
Succinato → FAD → Proteínas Fe-S → Ubiquinona
O glicerol-3-fosfato desidrogenase é uma enzima flavoproteína localizada na superfície externa
da membrana mitocondrial interna e, tal como o succinato desidrogenase e acil-CoA
desidrogenase, ela canaliza elétrons para a cadeia respiratória reduzindo a ubiquinona.
COMPLEXO III: UBIQUINONA ATÉ CITOCROMO C
Também chamado de complexo dos citocromos bc1 ou ubiquinona: citocromo c
oxidorredutase; ela acopla a transferência de elétrons do ubiquinol (QH2) para o citocromo c
com o transporte vetorial de prótons da matriz para o espaço intermembranas. A reação global
para as reações redox deste ciclo Q é:
QH2 + 2 cit c1 (oxidado) + 2H
+
N Q + 2 cit c1 (reduzido) + 4H
+
P
Embora o caminho dos elétrons através desse segmento da cadeia respiratória seja
complicado, o efeito global da transferência é simples: QH2 é oxidado a Q e duas moléculas de
citocromo c são reduzidas.
COMPLEXO IV: CITOCROMO C ATÉ O2
Também chamado citocromo oxidase, transporta dois elétrons do citocromo c para o oxigênio
molecular, reduzindo-o a H2O. O complexo IV é uma proteína grande da membrana
mitocondrial interna. A subunidade II mitocondrial contém dois íons cobre complexados com
os grupos - SH de dois resíduos de cisteína em um centro binuclear. A subunidade I contém
dois grupos heme designados α e α3 e um íon cobre(CuB). O heme α3 e o CuB formam um
segundo centro binuclear que aceita elétrons do heme α e então os transfere para o O2 ligado
ao heme α3. A transferência de elétrons através do complexo IV ocorre do citocromo c para o
centro CuA, do heme α para o heme α3 e, finalmente, para o O2. Para cada quatro elétrons que
passam através desse complexo, a enzima consome quatro “substratos” H+ da matriz (lado N)
convertendo o O2 em 2H2O. Ela também usa a energia dessa reação redox para bombear um
próton para o espaço intermembranas (lado P) para cada elétron transportado, aumentando o
potencial eletroquímico produzido pelo transporte de prótons, induzido pelas reações redox,
através do complexo I e III. A reação global é:
4 cit c (reduzido) + 8H+N + O2 4 cit c (oxidado) + 4H
+
P + 2H2O
Saldo da transferência de elétrons pelos complexos:
Para cada par de elétrons “doado” ao O2:
• 4 H+ complexo I
• 4H+ complexo III
• 2 H+ complexo IV