Cadeia Transportadora de Elétrons

Prévia do material em texto

Cadeia Transportadora de Elétrons 
 
❖ As proteínas responsáveis pelo transporte de 
elétrons estão ancoradas na membrana 
mitocondrial interna 
❖ Matriz mitocondrial é composta pelos sulcos 
entre a membrana interna e é onde se 
encontra o complexo da piruvato 
desidrogenase e as enzimas do ciclo de Krebs, 
por exemplo 
❖ A molécula irá doar elétrons, que irão passar 
por entre os complexos respiratórios 
(carreadores de elétrons) que ficam na 
membrana interna mitocondrial até serem 
entregues ao oxigênio, sendo o aceptor final 
dos elétrons 
❖ NAD e FAD coletam os elétrons e entregam 
na cadeia transportadora de elétrons, havendo 
o bombeamento de prótons da matriz 
mitocondrial para o espaço intermembrana 
❖ Os elétrons precisam passar por várias etapas 
para chegar ao oxigênio em decorrência da 
energia liberada gradualmente em cada etapa, 
sendo utilizada para o bombeamento de 
prótons e do aparecimento de moléculas com 
maior afinidade pelos elétrons 
❖ Se o NADH e o FADH2 entregassem os 
elétrons de forma abrupta para o oxigênio, 
parte da energia seria perdida, por ser muito 
grande e pela célula não conseguir usar 
completamente 
❖ A transmissão de elétrons ocorre diretamente 
(pela redução de alguma molécula, como 
Fe3+ a Fe2+), ou na forma de átomo de H (H+ 
+ 1 elétron), ou na forma de íon hidreto (:H-) 
que tem 2 elétrons 
❖ Complexos respiratórios: 
▪ Complexo I: NADH-CoQ oxidorredutase 
(tem forma de L, onde o braço fica 
ancorado na bicamada lipídica da 
membrana mitocondrial interna) – recebe 
elétrons do NADH 
▪ Complexo II: Succinato-CoQ oxidorredu-
tase (mais simples) – recebe elétrons do 
FADH2 
▪ Complexo III: CoQH2-citocromo c oxidor-
redutase 
▪ Complexo IV: Citocromo c oxidase 
❖ Os complexos 1 e II catalisam a transferência 
de elétrons para a ubiquinona 
❖ O complexo III transporta elétrons da 
ubiquinona até o citocromo c 
❖ O complexo IV transporta elétrons do 
citocromo c ao O2 
❖ Citocromo c é livre, ficando no espaço 
intermembrana 
❖ O fluxo dos elétrons pelo NADH é: complexo 
I – ubiquinona – complexo III – citocromo c – 
complexo IV – oxigênio 
❖ O fluxo de elétrons pelo FAD é: complexo II 
– ubiquinona – complexo III – citocromo c – 
complexo IV – oxigênio 
❖ Outras moléculas envolvidas: 
▪ Ubiquinona (Coenzima Q ou Q) – Quinona 
hidrofóbica (importância de ser lipofílica: 
pode se locomover bem dentro da 
bicamada lipídica que compõe a 
membrana interna da mitocôndria) 
▪ Proteínas que contêm ferro – Proteínas 
Fe-S e citocromos (proteínas que 
absorvem bem na luz visível, devido à 
presença de ferro em sua estrutura) 
❖ A molécula de ubiquinona está oxidada, 
recebe um próton e um elétron, tornando-se 
radical semiquinona (*QH) e depois recebe 
outro próton e outro elétron, tornando-se 
ubiquinol (QH2), que é totalmente reduzido 
❖ Foi observado que não era possível separar 
os complexos 
❖ Essa associação entre complexos é chamada 
de respirossomos 
❖ Complexo I – NADH-CoQ oxidorredutase ou 
NADH desidrogenase: 
▪ Catalisa a transferência de elétrons do 
NADH para a coenzima Q (ubiquinona) 
▪ Formado por 45 cadeias polipeptídicas 
diferentes 
▪ Contém oito proteínas que possuem um 
centro ferro-enxofre (Fe-S) e a 
flavoproteína (FMN) que oxida o NADH 
▪ Os NADH que foram gerados seguem em 
condições de aerobiose para o complexo 
I, entregando os 2 elétrons através do íon 
hidreto 
▪ O NADH entrega os elétrons para as 
flavoproteínas que têm uma afinidade 
maior por elétrons e fica oxidado 
▪ O NADH se reoxida naturalmente em 
aerobiose na CTE e depois retorna para 
as outras vias para receber mais elétrons 
▪ A ubiquinona recebe os dois prótons e os 
dois elétrons, ficando na forma de 
ubiquinol 
▪ O transporte de elétrons ocorre de mão 
em mão liberando uma certa quantidade 
de energia que é utilizada para bombear 
prótons para o espaço intermembrana 
▪ O bombeamento de prótons é acoplado 
ao transporte de elétrons 
▪ É especulado que quando a CoQ recebe 
os elétrons, ela causa uma modificação 
nas subunidades do braço do complexo 1 
de modo a favorecer o bombeamento de 
prótons 
▪ Catalisa obrigatoriamente dois processos: 
✓ Transferência exergônica para a 
ubiquinona de um íon hidreto do 
NADH e um próton da matriz 
(NADH+ + H+) 
✓ Transferência endergônica de 
quatro prótons (4H+) da matriz para 
o espaço intermembranas 
▪ 1ª etapa: transferência de elétron do 
NADH para a flavina da flavoproteína 
▪ 2ª etapa: oxidação da flavoproteína (E-
FMNH2) e redução da proteína Fe-S 
▪ 3ª etapa: transferência de elétrons da 
proteína ferro-enxofre para a ubiquinona 
▪ O processo ocorre em uma única direção 
▪ A coenzima Q é o receptor de elétrons 
final do complexo I 
❖ Complexo II: 
▪ Catalisa a transferência de elétrons para a 
coenzima Q 
▪ Mais simples do que o complexo I 
▪ O processo é exergônico 
▪ A enzima succinato desidrogenase faz 
parte do complexo enzimático Succinato-
CoQ oxidorredutase (membrana interna 
da mitocôndria) 
▪ Ao invés de NADH, a fonte de elétrons é 
o succinato 
▪ O FAD, diferente do NAD, é preso na 
membrana 
▪ O FADH2 entrega os elétrons a outras 
proteínas, como as ferro-enxofre, até 
que cheguem à ubiquinona, que vira 
ubiquinol e atravessa a bicamada lipídica 
para chegar ao complexo III 
▪ O transporte de elétrons não é capaz de 
causar o bombeamento de prótons 
▪ 1ª etapa: succinato entrega para o FAD, 
gerando FADH2 
▪ 2ª etapa: o grupo flavina é reoxidado 
enquanto outra proteína Fe-S é reduzida 
▪ 3ª etapa: Fe-Sreduzido doa seus elétrons 
para a coenzima Q oxidada 
❖ Complexo III: 
▪ Catalisa a transferência de elétrons da 
coenzima Q reduzida (CoQH2) para o 
citocromo c 
▪ Formado por dois citocromos b (bH e 
bL), por um citocromo c1 e por proteínas 
ferro-enxofre 
▪ O citocromo carrega um elétron 
▪ Ciclo Q: o ubiquinol chega com os dois 
elétrons e, como o citocromo c só 
carrega um elétron, o outro é entregue 
aos citocromos bH e bL que entregam a 
uma ubiquinona, tornando-se semiquinona 
e outro ubiquinol chega fazendo a mesma 
coisa, mas os citocromos b entregam o 
elétron para a semiquinona, gerando uma 
ubiquinona 
▪ Os prótons são bombeados para o 
espaço intermembrana 
❖ Complexo IV: 
▪ O citocromo c chega e passa por átomos 
de cobre, grupos heme a de ferro e 
centros ferro-cobre com o objetivo de 
entregar os elétrons para o oxigênio, que 
se reduz à água 
▪ Durante o transporte, há o bombeamento 
de dois prótons para o espaço 
intermembrana 
▪ Contém citocromos a e a3 e íons Cu+2 
(aceptores de elétrons intermediários 
entre os citocromos a e a3) 
❖ Há a diminuição do número de prótons dentro 
da matriz mitocondrial e um excesso de 
prótons no espaço intermembrana, 
ocasionando, com o passar da cadeia, um 
gradiente de prótons e uma diferença elétrica, 
além da diferença de pH (o pH dentro da 
matriz é maior do que no espaço 
intermembrana) 
❖ Cada NADH é responsável pelo 
bombeamento de 10 prótons e pela síntese 
de 2,5 ATP para o espaço intermembrana 
❖ Cada FADH2 é responsável pelo 
bombeamento de 6 prótons e pela síntese de 
1,5 ATP para o espaço intermembrana 
❖ Força próton-motriz: efeito resultante da 
diferença na concentração química e na 
distribuição de cargas através da membrana 
❖ A cada quatro prótons que voltam do espaço 
intermembrana para a matriz, é sintetizada 
uma molécula de ATP 
❖ Lançadeira malato-aspartato: no fígado, no 
rim e no coração, a célula pega os elétrons 
do NADH, entrega para o oxalacetato, que vira 
malato, sendo transportado pela proteína 
(malato-alfa-cetoglutarato) e, ao chegar na 
matriz, entrega de volta os elétrons para o 
NAD que está oxidado e que vira NADH (na 
presença de oxigênio, a glicólise gera 7 ATP) 
❖ Lançadeira do glicerol 3-fosfato: no cérebro e 
no músculo esquelético, a glicólise gerou 
NADH e os elétrons são entregues à 
dihidroxiacetona fosfatoe é transformada em 
glicerol 3-fosfato, que entrega os elétrons a 
uma flavoproteína (FAD), virando FADH2, que 
entrega os elétrons para a ubiquinona, virando 
ubiquinol e levando para o complexo III (na 
presença de oxigênio, a glicólise gera 5 ATP)