UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ
ÁREA DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE FISIOTERAPIA
CIÊNCIAS MORFOLÓGICAS II
CADEIA TRANSPORTADORA
DE ELÉTRONS E
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Moléculas ricas em energia, como a
glicose, são metabolizadas por uma série
de reações de oxidação → CO2 e água.

Os intermediários metabólicos dessas
reações doam elétrons a coenzimas
específicas – nicotinamida-adeninadinucleotídeo (NAD+) e flavina-adeninadinucleotídeo (FAD) – formando as
coenzimas reduzidas ricas em energia,
NADH e FADH2.

Essas coenzimas reduzidas podem doar,
cada uma, um par de elétrons a um grupo
especializado de carreadores de elétrons,
coletivamente denominados cadeia
transportadora de elétrons.
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

À medida que os elétrons fluem
através da cadeia transportadora de
elétrons, eles perdem muito de sua
energia livre.

Parte dessa energia pode ser captada
e armazenada para a produção de
ATP a partir de ADP e fosfato
inorgânico (Pi).

Esse processo é denominado
fosforilação oxidativa.

O restante da energia livre, que não é
captada para a síntese de ATP, é
liberado na forma de calor.
A MITOCÔNDRIA

A cadeia transportadora de elétrons
localiza-se na membrana
mitocondrial interna e é a via final
comum pela qual os elétrons
oriundos de diferentes combustíveis
do organismo fluem para o oxigênio.

O transporte de elétrons e a síntese
de ATP pela fosforilação oxidativa
ocorrem continuamente em todos os
tecidos que contêm mitocôndrias.
ORGANIZAÇÃO DA CADEIA


A membrana mitocondrial interna pode ser rompida, produzindo
cinco complexos enzimáticos separados, denominados complexos
I, II, III, IV e V.
Os complexos I a IV são parte da cadeia transportadora de
elétrons, enquanto o complexo V catalisa a síntese de ATP.
ORGANIZAÇÃO DA CADEIA

Cada carreador, na cadeia transportadora de elétrons, pode
receber elétrons de um doador e pode, subsequentemente,
doá-los para o próximo carreador na cadeia.

Os elétrons combinam-se, no final, com o oxigênio e com
prótons, formando água.
ORGANIZAÇÃO DA CADEIA

Essa necessidade de
oxigênio dá, ao processo
de transporte de elétrons,
a denominação de cadeia
respiratória

responsável pela maior
parte da utilização de
oxigênio no organismo.
REAÇÕES DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Formação de NADH e NADH-desidrogenase

O NAD+ é reduzido a NADH por desidrogenases que
removem dois átomos de hidrogênio de seus substratos,
formando NADH mais um próton livre, H+  transferidos para a
NADH-desidrogenase, um complexo enzimático (complexo I).

Esse complexo possui uma molécula de flavinamononucleotídeo (FMN, uma coenzima) fortemente ligada, que
aceita os dois átomos de hidrogênio, tornando-se FMNH2.
REAÇÕES DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Coenzima Q (ubiquinona)

Pode aceitar átomos de hidrogênio tanto do FMNH2, produzido
pela NADH-desidrogenase (complexo I), quanto do FADH2
produzido pela succinato-desidrogenase e pela acil-CoAdesidrogenase (complexo II).
REAÇÕES DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS


Citocromos
Os demais membros da cadeia de transporte de elétrons são
citocromos. Cada um deles apresenta um grupo heme, constituído por
um anel porfirina contendo um átomo de ferro.

O átomo de ferro dos citocromos é convertido reversivelmente de sua
forma de íon férrico (Fe3+) para o íon ferroso (Fe2+), como parte normal
de sua função de carreador reversível de elétrons.

Os elétrons fluem ao longo da cadeia, desde a coenzima Q, pelos
citocromos b e c (complexo III) e a + a3 (complexo IV).
Citocromo C
REAÇÕES DA CADEIA TRANSPORTADORA DE ELÉTRONS

Citocromo a + a3

Esse complexo de citocromos é o
único carreador de elétrons em que o
ferro heme possui um ligante livre, que
pode reagir diretamente com o
oxigênio molecular. Transfere elétrons
diretamente para O2

Neste sítio, os elétrons transportados,
o oxigênio molecular e os prótons
livres são reunidos para formar água.

O citocromo a + a3 (também chamado
citocromo-oxidase) contém átomos
de cobre ligados, que são necessários
para que essa complexa reação
ocorra.
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

Definição

Síntese de ATP utilizando a
energia livre liberada durante as
reações de oxidação da cadeia
respiratória.

A transferência de elétrons ao
longo da cadeia de transporte de
elétrons é energeticamente
favorecida, pois o NADH é um
forte doador de elétrons, e o
oxigênio molecular é um ávido
aceptor de elétrons.

O fluxo de elétrons do NADH para
o oxigênio, porém, não resulta
diretamente na síntese de ATP.
A HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA

Hipótese de Mitchell

Explica como a energia livre gerada pelo transporte de
elétrons através da cadeia transportadora de elétrons é
utilizada para produzir ATP a partir de ADP + Pi.
A HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA



1. A bomba de prótons
O transporte de elétrons está acoplado à fosforilação do ADP pelo
transporte de prótons (H+) através da membrana mitocondrial interna,
prótons esses que são bombeados da matriz mitocondrial para o espaço
intermembranas (entre membrana interna e externa).
Esse processo cria, através da membrana mitocondrial interna, um
gradiente elétrico (com cargas mais positivas no lado externo da
membrana do que no lado interno – em contato com a matriz) e um
gradiente de pH (o meio, no lado de fora da membrana, está em um pH
mais baixo do que no lado interno).
A HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA

1. A bomba de prótons

A energia gerada por esse gradiente de prótons é suficiente para
impulsionar a síntese de ATP.
O gradiente de prótons funciona como o intermediário comum que
acopla a oxidação à fosforilação.

A HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA

2. A ATP-sintase

O complexo enzimático ATP-sintase (complexo V) sintetiza
ATP, utilizando a energia do gradiente de prótons gerado pela
cadeia transportadora de elétrons.

A hipótese quimiosmótica propõe que, após os prótons serem
transferidos para o lado citosólico da membrana mitocondrial
interna, eles retornam à matriz mitocondrial passando através
de um canal no complexo ATP-sintase, resultando então na
síntese de ATP a partir de ADP + Pi e, ao mesmo tempo,
dissipando os gradientes elétrico e de pH.
SÍNTESE DE ATP – HIPÓTESE QUIMIOSMÓTICA
respiração celular