FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

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FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 Fase final da respiração celular 
 Após o processo de oxidação da glicose, aminoácidos e ácidos graxos o Acetil-CoA vai ser 
obtido. Esse Acetil-Coa pode ser completamente oxidado pelo Ciclo de Krebs, justamente quando é 
convertido em CO2 que é o estágio máximo de oxidação de carbonos, só que durante esse processo 
tem a redução de coenzimas como NADH e FADH2, as quais vão ser oxidadas no processo de 
fosforilação oxidativa, também chamada de cadeia transportadora de elétrons. 
 
MITOCÔNDRIA 
 A membrana externa dela é permeável a pequenas 
moléculas e a íons, já a interna é impermeável a 
maioria das moléculas pequenas e também a íons, 
incluindo o H+ que tem papel fundamental no processo 
da fosforilação oxidativa. 
 Na membrana interna da mitocôndria encontra-se os 
complexos 1, 2, 3 e 4 que fazem parte da cadeia 
transportadora de elétrons, a ADP-ATP translocase, 
assim como a ATP sintase e logicamente tem outras 
proteínas que atuam como transportadoras de 
membrana. 
 Na matriz mitocondrial tem-se o complexo piruvato 
desidrogenase; as enzimas que estão no Ciclo de 
Krebs, as que estão envolvidas no processo de beta 
oxidação, de oxidação dos aminoácidos; o DNA 
mitocondrial; assim como várias outras enzimas e 
outras moléculas como ATP; e alguns metabólicos que 
são intermediários em todos os processos falados 
anteriormente. 
 
 
 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Nela vão ter elétrons sendo transferidos através de uma cadeia e nesse processo tem uma 
liberação gradual de energia permitindo a formação de ATPs. Em eucariotos, o alvo agora, esse 
processo vai acontecer na membrana interna das mitocôndrias e em procariotos isso acontece 
na membrana plasmática. 
 Existem 3 classes de moléculas principais que transportam esse elétrons: flavinas, citocromos, 
ubiquinonas (coenzima Q). 
 Essa cadeia, portanto, fica presente na membrana interna das mitocôndrias e pode-se perceber 
que os complexos 1,2,3,4, assim como a ATP sintase ficam localizados na mesma região. Na 
mitocôndria tem vários desses mas sempre juntos, como um grupo graças as balsas lipídicas, 
pois embora a membrana seja um mosaico fluido, nessas balsas é permitido que essas proteínas 
 
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sempre se movimentem em conjunto. Isso é muito importante para a eficiência dessa cadeia 
transportadora de elétrons. 
 
EXEMPLIFICAÇÃO DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 O NADH chega para entregar seus elétrons, assim como o hidrogênio, para a flavina, ocorrendo 
então uma liberação de energia. Quando a flavina entrega para a Coenzima Q. há também uma 
liebração de energia. Quando essa entrega para a cadeia de citocromos libera pela terceira vez 
energia. E, por fim, quando os citocromos entrega para o oxigênio há outra liberação de energia. 
Visualiza-se, portanto, que essa energia é liberada de forma gradual. 
 
 
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EXEMPLIFICAÇÃO DA MOLÉCULA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Nesse caso, vai ser a Ubiquinona (Coenzima Q). 
 Na parte de cima da figura ao lado tem a Ubiquinona na sua 
forma totalmente oxidada, assim ele pode receber elétrons e 
hidrogênio. Quando ela recebe um de cada ela passa a ser 
chamada de semiquinona, mas ela pode receber até dois 
elétrons e 2 hidrogênios e quando isso acontece ela chega 
na sua forma totalmente reduzida que é chamada de 
Ubiquinol. Nessa forma reduzida ela consegue transportar 
elétrons, conforme mostrado na exemplificação anterior. 
 
 
 
 
 
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS 
 Ela é formado por 4 complexos. O I, também chamado de NADH desidrogenase; o II, chamado 
de Succinato desidrogenase; o III, chamado de Ubiquinona – citocromo C oxirredutase; e o IV, 
chamado de Citocromo oxidase. 
 Tem início com o NADH na sua forma reduzida entregando seus elétrons ao Complexo I, o que 
gera uma liberação de energia, a qual vai ser utilizada para transportar/bombear 4H+ da matriz 
mitocondrial para o espaço intermembranoso. Esses elétrons, então, são transportados para o 
complexo III pela Coenzima Q, os elétronsentão vão ser entregues ao citocromo C, onde mais 
uma vez ao serem entregados ocorre liberação de energia que vai acarretar no 
transporte/bombeamento de mais 4H+ da matriz mitocondrial para o espaço intermembranoso. 
Esses elétrons agora desse citocromo C vão para o Complexo IV, onde vão ser entregues para o 
aceptor final de elétrons que é o oxigênio, acarretando a formação de água e também com a 
 
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liberação de energia ocorre o transporte/bombeamento de 2H+. Ou seja, com a entrega dos 
elétrons do NADH foi possível transportar 10H+. 
 Já, quando ocorre a entrega pelo FADH2, os elétrons vão ser entregues no Complexo II e esses 
vão ser transportados para o citocromo c no Complexo III pela Coenzima Q, tendo também a 
liberação e o transporte de 4H+, da matriz mitocorndrial para o espaço intermembranoso. Esses 
elétrons são então transportados ao Complexo IV, mais especificamente ao oxigênio, o qual vai 
ser convertido em água, tendo o transporte de mais 2H+ da mesma forma. Ou seja, com a 
entrega dos elétrons do FADH2 foi possível transportar 6H+. 
 É possível observar que com a quantidade de H+ sendo entregue no espaço intermembranoso, 
teve uma grande concentração, fazendo ele querer retornar a matriz mitocondrial. Esse retorno 
vai ser feito através da ATP sintase e justamente esse fluxo de H+ passando pela ATP sintase 
que vai proporcionar a formação do ATP. 
 Para a formação do ATP, são necessários 4H+, ou seja o saldo final de energia quando tem-se 
os elétrons sendo transportados pelo NADH será de 2,5 ATP, já quando é o FADH2 que sai 
entregando esses elétrons vai ter um saldo final de 1,5 ATP. 
 
 
 
 
 
 
 
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MECANISMO QUIMIOSTÁTICO DE GERAÇÃO DE ATP 
 Prótons sendo bombeados através da membrana geram uma força próton motriz. Enquanto os 
elétrons se movem por meio de uma série de aceptores ou transportadores, causam esse fluxo 
de prótons que vai gerar essa força 
 A energia produzida a partir do movimento dos prótons pela membrana retornando a matriz 
mitocondrial é utilizada pela ATP sintase para fazer ATP a partir de ADP e Pi (fosfato) 
 Com esse transporte de elétrons foram sendo bombeados prótons da matriz mitocondrial para o 
espaço intermembranoso. Isso fez com que esse espaço ficasse rico em H+. Tendo agora tanto um 
gradiente elétrico quanto um gradiente químico, pois tem uma maior concentração de H+ que 
justamente tem essa carga positiva. Espaço intermembranoso positivo e a matriz mitocondrial 
negativa 
ATP SINTASE 
 Tem uma porção chamada de F0 que é justamente esse domínio intramembranoso que está 
membrana interna da mitocôndria; tem uma porção gama e 6 subunidades, 3 alfas e 3 betas 
 
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 3 dímeros de alfa-beta e a subunidade gama demonstrada acima em verde 
 Esses dímeros alfa-beta tem afinidades diferentes. Por exemplo, o dímero que está mais perto do 
“©” não tem afinidade pelo ATP, então ele fica vazio. Já ao seu lado direito, tem um dímero com 
alta afinidade pelo ATP, ficando com ele. E o terceiro dímero tem afinidade pelo ADP e fosfato. 
 (Seta vermelha a esquerda). A subunidade gama, está interagindo com o dímero, fazendo ele perder a 
afinidade pelo ATP – é liberado. 
 A cada vez que tem um fluxo de 3H+ do espaço intermembranoso para a matriz mitocondrial – 
da parte positiva para a parte negativa – essa subunidade gama vai se movimentar. Nesse caso 
ela foi para a subunidade que tinha a interação com o ATP 
 (Seta vermelha a direita). Subunidade gama indo para lá esse ATP é liberado. Aquela subunidade que 
estava interagindo com a subunidade gama (na seta a esquerda) passa a interagir com um ADP e 
com um fosfato. E o dímero de baixo que antes estava interagindo com ADP e fosfato, com a 
movimentação/mudança estrutural passaa ter afinidade pelo ATP; e ele mobiliza essa ligação do 
ADP e fosfato sem gasto de energia. 
 É UM CICLO! A cada passagem de 3H+ vai ter a formação de 1ATP. 
 
 
 
 
 
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MECANISMO QUIMIOSTÁTICO DE GERAÇÃO DE ATP – ATP SINTASE 
 
 Nesse, o H+ passa pela subunidade f0 que gera uma torção na subunidade gama que faz com 
que na subunidade f1, naquelas dímeros, tenha uma alteração estrutural, fazendo com que tenha 
liberação de ATP. 
 O fluxo de H+ é contínuo, ou seja, o tempo inteiro que a cadeia transportadora de elétrons estiver 
fisiologicamente funcionando vai ter essa torção da subunidade gama objetivando a formação de 
ATP. 
 
RENDIMENTOS 
 RENDIMENTO FERMENTAÇÃO: 1 molécula de glicose – 2 ATPs 
 RENDIMENTO RESPIRAÇÃO AERÓBIA (EUCARIOTOS): 1 molécula de glicose – 30-32 ATPs 
(essa variação se deve a perda de energia no transporte de elétrons através da membrana 
mitocondrial que separa a glicólise – realizado no citoplasma – da cadeia transportadora de 
elétrons – realizada na mitocôndria) 
 
 
 
 
 
 
 
 
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FORMAS DE TRANSPORTES DO NADH FORMADO NA GLICÓLISE 
PARA DENTRO DA MATRIZ MITOCONDRIAL 
 O NADH formado na glicólise vai entregar seus elétrons para o oxilacetato tendo a formação do 
malato. Isso vai estar acontecendo no espaço intermembranoso. Esse malato agora vai passar para 
dentro da mitocôndria através do transportador de malato-alfa-cetoglutarato. Quando o malato entra, 
o alfa-cetoglutarato sai. Além disso, como visto no Ciclo de Krebs, esse malato é oxidado até o 
oxalacetato, formando o NADH. Então, o NADH não consegue passar pela membrana mitocondrial 
interna, mas o NADH que estava no espaço intermembranoso conseguiu ser constituído na matriz 
mitocondrial através da oxidação do malato. M as a cadeia não pode parar aí, pois é preciso 
regenerar aquele oxalacetato que foi usado para formar o malato no espaço intermembranoso. 
Então, a próxima reação vai ser da aspartato aminotransferase, enzima que pega o grupamento 
amino do glutamato e transfere para o oxalacetato, o qual forma o aspartato e o glutamato sem o 
grupamento amino forma o alfa-cetoglutarato (justamente aquele que saiu quando o malato entrou). 
O aspartato agora vai sair da mitocôndria pelo transportador de glutamato-aspartato e nesse mesmo 
momento o glutamato entra. O aspartato no espaço intermembranoso vai ter ação da aspartato-
aminotransferase que vai transferir agora o grupamento amino do aspartato para o alfa-
cetoglutarato. Nesse momento, então, vai ter a formação de oxalacetato que vai ser agora reduzido 
em malato. Ademais, vai haver a reconstituição do glutamato que vai entrar para a matriz 
mitocondrial. 
 
 
 
 
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 Outra forma: através da redução da diihidroxicetona-fosfato que acontece no espaço 
intermembranoso. O NADH vai entregar seus elétrons pra diihidroxicetona e vai haver a formação do 
glicerol-3-fosfato, o qual vai sofrer a ação da glicerol-3-fosfato desidrogenase mitocondrial, sendo, 
então oxidado e vai formar o FADH2 – formado já na membrana interna da mitocôndria – que 
entrega seus elétrons para a Coenzima Q, a qual os transporta para o Complexo III. 
 
DIFERENÇA DO SALDO ENERGÉTICO NA RESPIRAÇÃO CELULAR 
 Tem duas maneiras de entregar, uma pelo sistema malato-aspartato e a outra pelo glicerol-
fosfato. 
 Quando é entregue o NADH formado na glicólise através dos sistema malato-aspartato vai ter a 
reconstituição do NADH dentro da matriz mitocondrial. Sendo o saldo energético do NADH de 2,5 
ATPs. 
 Já quando a entrega é feita pelo sistema glicerol-fosfato, o NADH formado na glicólise vai ser 
entregue através do FADH2, o qual tem o rendimento de 1,5 ATPs. 
 
 
 
 
 
 
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REVISÃO DO PROCESSO DE FORMAÇÃO DE ENERGIA 
 Na GLICÓLISE, a via glicolídica é dividida em duas partes, a fase de preparação e a de 
pagamento. Na fase preparação houve o gasto de 2 moléculas de ATP, mas em compensação na 
fase de pagamento foi gerado 2 NADH e 4ATPS, Terminando portanto, com 2 ATPs e 2 NADHs 
 A OXIDAÇÃO DO PIRUVATO ATÉ ACETIL-COA tem como saldo energético a formação do 
NADH, como tem 2 piruvatos, tem 2 NADHs 
 No CICLO DE KREBS, teve a entrada por molécula de glicose de 2 Acetil-Coa, cada um 
formando 3 NADHs, 1 FADH2 e o equivalente a 1 molécula de ATP. Logo por molécula de glicose o 
saldo fica: 6 NADHs, 2 FADH2 e 2 ATPs. 
 
OXIDAÇÃO COMPLETA DA GLICOSE – SALDO DE ATP 
 Saldo energético significativo 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REGULAÇÃO COORDENADA DA GLICÓLISE, CICLO DO ÁCIDO 
CÍTRICO E FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA PELAS CONCENTRAÇÕES 
DE ATP, ADP E NADH 
 Devido à grande importância do processo de respiração celular para o organismo, ele tem que ser 
extremamente bem regulado, pois só é bom formar energia, gastar glicose para formar ATP, quando 
o corpo estiver precisando. 
 GLICÓLISE – vai ser regulada em 3 pontos, primeiro deles pela hexoquinase, a qual é inibida 
pelo seu próprio produto (glicose-6-fosfato) e é ativada pelo fosfato. A fosfofrutoquinase é a 
principal enzima a ser regulada nesse processo, sendo ativada por altas concentrações de AMP, 
que indicam justamente a baixa de energia, e é inibida tanto pela alta concentração de ATP, 
quanto pela alta concentração de Citrato, moléculas que indicam que o corpo está tendo muita 
energia. Por último, tem a piruvato quinase que é ativada pelo ADP e é inibida tanto pelo ATP, 
quanto pelo NADH. Conclui-se que o corpo ao possuir muita energia, tem a tendência de inibir a 
glicólise. 
 CONVERSÃO DE PIRUVATO ATÉ ACETIL-COA – regulada pelo complexo piruvato 
desidrogenase, o qual é inibido pelo seu próprio produto (acetil-coA) e também pelo ATP e 
NADH, em contrapartida ele é ativado por AMP, ADP e NAD+ (indicam baixa de energia) 
 CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO/ DE KREBS – tem também 3 pontos de regulação: a enzima citrato 
sintase inibida pelo seu próprio produto (citrato), pelo ATP e NADH e ativada pelo ADP; a enzima 
inocitrato desidrogenase que é inibida pelo ATP e ativada pelo ADP; e também tem o complexo 
alfa-cetoglutarato desidrogenase que é inibido pelo seu produto (succinil-coA), pelo ATP e pelo 
NADH. 
 FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA – altos níveis de ADP e fosfato ativam a formação de ATP 
OBS: as enzimas envolvidas no processo da glicólise e do ciclo de Krebs são enzimas de vias 
irreversíveis.