Estudo Dirigido/Exercícios Resolvidos Bioquímica - Fosforilação Oxidativa (ESALQ/USP)

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZ 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS – LCB 
LCB0208 - BIOQUÍMICA 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 
 
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA 
 
EXERCÍCIOS 
 
1. Quais compartimentos mitocondriais contribuem para a ocorrência da fosforilação 
oxidativa? 
R.: A fosforilação oxidativa integra a matriz mitocondrial, a membrana interna e o espaço 
inter membranas da mitocôndria. 
 
2. Os elétrons transportados pela cadeia transportadora de elétrons (CTE) do 
cloroplasto são provenientes da fotólise da água e são aceptados por uma molécula de 
NADP+, formando NADPH. Apresente os doadores de elétrons e o aceptor final dos 
mesmos referentes à CTE da mitocôndria. 
R.: Na cadeia transportadora de elétrons da mitocôndria, os elétrons são normalmente 
provenientes da oxidação de NADH e FADH2. Esses elétrons, ao fim do processo, são 
capturados pelo gás oxigênio, reduzindo-o à água. 
 
3. Por que uma molécula de FADH2 produz uma menor quantidade de ATP do que uma 
molécula de NADH? 
R.: FADH2, ao contrário do NADH, é oxidado no complexo II da cadeia transportadora de 
elétrons, de modo que uma menor quantidade de prótons é bombeada da matriz 
mitocondrial ao espaço intermembranas. Assim, menos prótons são transportados, via 
ATP sintase, do espaço intermembranas à matriz mitocondrial, o que confere uma menor 
proporção de ATP gerado por molécula de FADH2. 
 
4. Moléculas podem ser transportadas através de membranas por diferentes 
mecanismos. Apresente o mecanismo de transporte de fósforo inorgânico do espaço 
intermembranas para a matriz mitocondrial e indique como isso favorece a formação 
de ATP. 
R.: O fósforo inorgânico, presente no espaço intermembranas, é transportado com o 
auxílio de uma proteína transportadora via simporte, juntamente com H+, em direção à 
matriz mitocondrial. Na matriz, esse fósforo inorgânico é utilizado pela ATP sintase para 
fosforilar uma molécula de ADP, formando ATP. 
 
5. Com base no diagrama abaixo, referente à fosforilação oxidativa, explique como o 
sentido de transferência de elétrons é estabelecido ao longo dos complexos proteicos 
da membrana interna. 
 
 
 
R.: O sentido de transferência de elétrons é único e estabelecido pelo potencial redox 
dos complexos proteicos. Pelo diagrama, percebe-se que os elétrons são transportados 
de moléculas de menor potencial redox (menor afinidade por elétrons) para complexos 
de maior potencial redox (maior afinidade por elétrons). 
 
6. Destaque a importância da oxidase alternativa para plantas termogênicas (plantas 
capazes de elevar a temperatura de seus tecidos) e para alguns fungos, como o 
Moniliophthora perniciosa, causador da vassoura de bruxa do cacaueiro. 
R.: A oxidase alternativa em plantas termogênicas é capaz de dissipar energia na forma 
de uma grande quantidade de calor, o qual é responsável por volatilizar compostos 
orgânicos, que podem promover a atração de agentes polinizadores. Para alguns 
fungos, a oxidase alternativa tem grade importância em sua sobrevivência, uma vez 
que alguns fungicidas têm como alvo apenas os complexos III ou IV da CTE. Apesar de 
uma provável uma menor multiplicação do fungo e consequente menor disseminação, 
o mesmo continuará a realizar suas atividades metabólicas, haja vista a manutenção da 
produção de uma certa quantidade de ATP, o que favorece a continuidade do patógeno 
na lavoura. 
 
7. Além da oxidação de açúcares para a síntese de ATP, outras moléculas também são 
capazes de gerar ATP através da fosforilação oxidativa. Indique quais são elas e como 
são responsáveis pela geração de ATP. 
R.: A oxidação de proteínas e lipídeos também é responsável pela síntese de ATP. 
Através da oxidação dessas moléculas, tem-se a redução de aceptores de elétrons 
(NAD+ e FAD+ a NADH e FADH2, respectivamente), os quais funcionam como doadores 
de elétrons para a CTE na mitocôndria, onde ocorre o bombeamento de prótons, 
seguido da geração de ATP. 
 
8. As moléculas de NADH e FADH2 produzidas pelo ciclo do ácido cítrico passam pela 
fosforilação oxidativa, a qual necessita da atuação direta do oxigênio para capturar os 
elétrons provenientes dessas duas moléculas. No entanto, no ciclo de Krebs, apesar 
de não haver o uso de oxigênio, é uma via metabólica que ocorre apenas em 
indivíduos aeróbios. Explique a razão disso. 
R.: A fosforilação oxidativa contribui para a manutenção do ciclo de Krebs através do 
fornecimento de NAD+ e FAD+, cujas formas reduzidas são oxidadas na CTE da 
mitocôndria 
 
9. Dentre as funções do complexo II, assinale a alternativa correta: 
a. Oxidação e redução de substratos 
b. Oxidação e prevenção de extravasamento elétrons. 
c. Oxidação do succinato e formação de ubiquinol 
d. Todas as alternativas anteriores. 
 
Alternativa d) No complexo II, existe a oxidação do succinato e redução da ubiquinona, 
formando ubiquinol. Além disso, apesar de apresentar heme b, não existem evidências 
de que o mesmo atue no transporte de elétrons, mas sim no contexto de evitar o 
extravasamento dos mesmos, o que poderia promover a formação de espécies reativas 
de oxigênio e ocasionar danos à cadeia transportadora de elétrons. 
 
10. Em relação ao complexo IV, assinale a alternativa correta: 
a. Utiliza elétrons do citrocromo c e consume prótons da matriz mitocondrial para a 
redução de O2 a H2O 
b. É incapaz de realizar a transferência de elétrons ao longo de sua estrutura proteica 
c. Sua função depende da oxidação do succinato 
d. Nenhuma das alternativas anteriores. 
 
Alternativa a) Esse complexo apresenta grupos heme responsáveis pelo transporte de 
elétrons; sua função não depende exclusivamente da oxidação do succinato que ocorre 
no complexo II, já que NADH é oxidado no complexo I e seus elétrons são doados ao O2 
pelo complexo IV.