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Cadeia de Transporte de Elétrons

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81 Bioquímica Metabólica | Bárbara C. Rovaris | Prof. Liz Claudio Miletti 
Os cientistas Otto Heinrich Warburg e Peter Dennis 
Mitchell colaboraram para o entendimento da cadeia 
de transporte de elétrons. 
Otto Warburg recebeu o prêmio Nobel de Fisiologia 
ou Medicina em 1931 devido as suas investigações 
sobre o citocromo na respiração celular. 
Peter Mitchell também recebeu o prêmio Nobel em 
química no ano de 1961 por sua contribuição para o 
entendimento da transferência de energia biológica 
através da formulação da teoria quimiosmótica 
(diferença de potencial elétrico e químico entre a 
matriz e o espaço intermembranar). 
A cadeia de transporte de elétrons, também 
chamada de cadeia respiratória, acontece na 
mitocôndria da célula. 
A mitocôndria é uma organela celular. Ela é formada, 
principalmente, por uma membrana externa, por 
uma membrana interna e pela matriz. Sendo que em 
cada um desses locais da mitocôndria são realizadas 
funções específicas. 
 Membrana externa: é permeável a pequenas 
moléculas, que a passam para chegar no 
interior da mitocôndria. 
 Membrana interna: é impermeável a maioria 
das moléculas, incluindo prótons. É nela que 
acontece a cadeia de transporte de elétrons. 
Além disso, é nela que está presente a ATP 
sintase, que funciona como um 
transportador de prótons, e, através disso, 
há a produção de moléculas de ATP. Nela, 
ainda, estão presentes outros tipos de 
transportadores de membrana. 
 
 Matriz: contém o complexo enzimático 
piruvato desidrogenase, responsável por 
transformar o piruvato em Acetil-CoA. Além 
disso, é onde ocorre o ciclo de Krebs. Possui, 
ainda enzimas para a oxidação de ácidos 
graxos, DNA, ribossomos, enzimas de 
oxidação de aminoácidos, muitas outras 
enzimas, entre outros metabólicos 
intermediários. 
 
Alguns cientistas acreditam que a mitocôndria, 
antigamente, era uma bactéria que se incorporou as 
células dos organismos, uma vez que a mitocôndria 
realiza uma grande quantidade de funções 
importantes para o metabolismo dos organismos. 
Cadeia de Transporte de Elétrons 
 
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A cadeia de transporte de elétrons conta com a 
participação de algumas proteínas, chamadas de 
citocromos. Esses citocromos possuem 
grupamentos prostéticos parecidos ao grupamento 
heme. Existem: o citocromo A, o citocromo B e o 
citocromo C, cada um deles é formado por um grupo 
prostético porfirínico e por grupos laterais, que 
variam de acordo com o tipo do citocromo. 
 
 
A cadeia de transporte de elétrons acontece entre os 
complexos enzimáticos. Sendo assim, o potencial 
varia, e por isso, os elétrons saem de um potencial 
negativo e se direcionam para um potencial positivo. 
Dessa forma, pode-se dizer que, entre os motivos 
para a cadeia de transporte de elétrons acontecer, 
um deles é a diferença de potencial. 
 
Os complexos enzimáticos são os responsáveis por 
realizar algumas etapas da cadeia de transporte de 
elétrons. E eles ficam localizados na membrana 
interna da mitocôndria, variando de tamanho. 
Cada um deles é composto por várias proteínas, ou 
seja, eles possuem várias subunidades. Além disso, 
cada um deles possui grupamentos prostéticos 
diferentes. 
Tabela dos complexos enzimáticos. 
O complexo I é chamado de NADH+ desidrogenase. 
Ele é composto por cerca de 42 proteínas. E nele, 
moléculas de NADH+ são desidrogenadas, ou seja, 
elas perdem prótons e elétrons. 
O NADH+ está na matriz mitocondrial, ele é 
proveniente das reações do ciclo de Krebs. Quando 
ele chega ao complexo I ele passa por uma 
reoxidação, ou seja, ele perde dois elétrons e dois 
prótons. 
Os prótons e elétrons são passados para uma 
molécula de FMN (flavina mononucleotídea), a qual 
ao receber os prótons e os elétrons fica em sua 
forma reduzida de FMNH2. Depois, a FMNH2 passa os 
prótons e os elétrons para um dos grupamentos 
prostéticos, chamado de Centro Ferro-Enxofre (Fe-
S). Porém, o Centro Fe-S não é capaz de segurar os 
prótons, apenas os elétrons. Por esse motivo, os 
prótons são jogados para o espaço intermembranar. 
Já no caso dos elétrons, ao se juntarem ao Centro 
Fe-S, eles oxidam o Fe+3 para Fe+2, e depois eles vão 
para a coenzima Q, também chamada de ubiquinona. 
 
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Complexo I. 
O centro Ferro-Enxofre são proteínas que possuem 
grupos prostéticos e estão presentes em alguns 
complexos enzimáticos da cadeia de transporte de 
elétrons. Eles podem se apresentar de várias 
formas, porém, em todos eles, o ferro sempre está 
ligado aos enxofres das cisteínas que formam a 
proteína. 
 
O complexo II, também chamado de Succinato 
desidrogenase, possui a enzima succinato 
desidrogenase, que também participa do ciclo de 
Krebs na matriz mitocondrial. 
No complexo II, a enzima succinato desidrogenase 
vai catalisar uma reação na qual um succinato vai 
ser reduzido à fumarato. Sendo assim, os prótons e 
os elétrons do succinato são passados para uma 
molécula de FAD+, que ao ser reduzida, fica na forma 
de FADH2. 
Depois disso, os prótons e os elétrons são 
repassados para um centro de Fe-S. Como ele não 
consegue segurar os prótons, esses são devolvidos a 
matriz mitocondrial, uma vez que o complexo II não 
tem contato com o espaço intermembranar e os 
prótons são impermeáveis a membrana interna. 
Sendo assim, eles não conseguem ultrapassá-la e ir 
para o espaço intermembranar, por esse motivo eles 
voltam para a matriz. 
No caso dos elétrons, eles são repassados para o 
citocromo b, que, por fim, leva esses elétrons para a 
coezima Q (ubiquinona). 
A ubiquinona (CoQ) é uma enzima totalmente 
oxidada, uma vez que ela possui duas ligações com 
oxigênios. Além disso ela é formada por uma cadeia 
longa de carbonos, o que a torna hidrofóbica. É por 
esse motivo, que ela consegue ficar no meio no 
espaço intermembranar da membrana interna, uma 
vez que as caudas dos fosfolipídios ficam voltadas 
para o interior e elas também são hidrofóbicas. 
Sendo assim, a CoQ recebe elétrons de vários locais: 
 Do complexo I. 
 Do complexo II. 
 Da redução dos ácidos graxos pela enzima 
Acil-CoA desidrogenase. 
 
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Complexo II 
 Da redução do glicerol 3 fosfato pela enzima 
glicerol 3 fosfato desidrogenase. 
 
Dessa forma, ao receber elétrons e prótons, a 
ubiquinona vai mudando de conformação. Sendo 
assim, ela começa na sua forma totalmente oxidada, 
com as duas ligações com oxigênio, nessa forma ela 
é chamada de ubiquinona (Q). Ao receber prótons e 
elétrons ela passa por modificações na sua estrutura 
e passa a se chamar semiquinona . E quando, 
a semiquinona recebe mais prótons e elétrons, ela 
passa a se chamar ubiquinol (QH2), estando na sua 
forma reduzida. Depois disso, ela libera os prótons e 
os elétrons e volta a sua forma oxidada de CoQ, para 
reiniciar o processo. 
 
O complexo III, também chamado de citocromo C 
oxidorredutase, recebe os elétrons da CoQ. 
O ubiquinol é formado perto da matriz mitocondrial, 
ou seja, na parte mais interna da membrana interna 
da mitocôndria. Como ele é uma molécula altamente 
hidrofóbica, ele consegue caminhar pela membrana 
e se direcionar para a parte mais externa da 
membrana interna, ou seja, para o local mais 
próximo do espaço intermembranar. Ao chegar lá, 
 
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ele perde um próton para o espaço intermembranar, 
e um elétron, e por esse motivo, ele se transforma 
no semiquinona. O elétron entra num centro Fe-S do 
complexo III e é transportado para o citocromo C, 
presente no espaço intermembranar. 
A semiquinona, então, perde mais um próton para o 
espaço intermembranar. E como ela não pode ficar 
com apenas um elétron