Cadeia Transportadora de elétrons

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1 Cadeia Transportadora de elétrons

2 específicos, reduzindo-os (de NAD+ e FAD a NADH+ e FADH2).
A cadeia transportadora de elétrons, cadeia respiratória ou fosforilação oxidativa é a convergência final de todas as vias de degradação oxidativa. A oxidação dos mais variados combustíveis metabólicos libera elétrons que são entregues pelas desidrogenases a transportadores específicos, reduzindo-os (de NAD+ e FAD a NADH+ e FADH2). Na CTE estes elétrons serão entregues ao oxigênio. A energia livre disponibolizada pelo fluxo de elétrons criado é acoplada ao transporte contracorrente de protóns através da membrana interna da mitocôndria (impermeável a estes prótons), conservando parte desta energia como potencial eletroquímico transmembrana. O fluxo transmembrana dos prótons "de volta", a favor de seu gradiente de concentração através de poros protéicos específicos fornece energia livre para a síntese de ATP. Transportadores de elétrons: A transferência pode se dar de três formas: Direta, como átomo de hidrogênio (H+ + 1elétron), ou como íon hidreto - H- (H+ + 2 elétrons). O NADH+ e o FADH2 transportam os elétrons de diferentes vias até a CTE, onde os doam. Dentro da cadeia, o fluxo se estabelece entre uma série de transportadores que incluem: carreadores de membrana (como as quinonas), citocromos e proteínas ferro-sulfonadas. -Ubiquinona- singularmente, sua redução pode se dar em duas etapas diferentes: -Recebe o 1º elétron, sendo reduzida a radical semiquinona - UQH -2º elétron - Ubiquinol - UQH2 Desta forma, a ubiquinona pode fazer a interação entre doadores de 2 elétrons e receptores de um único. -Citocromos - são proteínas contendo ferro, portanto um grupo heme, responsável pelas diferentes variações: citocromos a, b e c. Enquanto a e b são proteínas de membrana, o c está "preso" à superfície externa da membrana interna por interações eletrostáticas. -Proteína Fe-S - são boas doadoras de elétrons, e transferem apenas um A cadeia transportadora de elétrons, cadeia respiratória é a convergência final de todas as vias de degradação oxidativa. A oxidação é acompanhada pela redução de grande quantidade de NAD e FAD A oxidação dos mais variados combustíveis metabólicos libera elétrons que são entregues pelas desidrogenases a transportadores específicos, reduzindo-os (de NAD+ e FAD a NADH+ e FADH2).

3 Se calcularmos a quantidade de energia gerada na glicólise e ciclo de Krebs veremos que pouca energia é produzida na forma de ATP. Grande parte fica ainda retida nas coenzimas reduzidas. Etapa NADH FADH2 ATP Glicólise 2 - Piruvato a Acetil CoA C. Krebs 6 2 GTP Total 10 4

4 Portanto, é necessário oxidar as coenzimas para:
Voltarem às vias de degradação Dar energia para síntese de ATP a partir de ADP. Este é o papel da CResp. E da Fosforilação oxidativa que trabalham acoplados. CResp.: usa O2 para oxidar as coenzimas Fosforilação oxidativa usa a energia liberada para síntese de ATP

5 Os compostos na CResp são agrupados por potencal de oxiredução: do menor ao maior O2. Sempre liberando energia a cada etapa.

6 Na CTE os elétrons serão então,entregues ao oxigênio. A
energia livre disponibilizada pelo fluxo de elétrons criado é acoplada ao Transporte contracorrente de protóns através da membrana interna da mitocôndria , conservando parte desta energia como potencial eletroquímico . O fluxo transmembrana dos prótons "de volta", a favor de seu gradiente de concentração através de poros protéicos específicos fornece energia livre para a síntese de ATP.

7 Transportadores de elétrons:
A transferência pode se dar de três formas: Direta, como átomo de hidrogênio (H+ + 1elétron), ou como íon hidreto - H- (H+ + 2 elétrons). Pelos NADH+ e o FADH2 transportam os elétrons de diferentes vias até a CTE, onde os doam. Dentro da cadeia, o fluxo se estabelece entre uma série de transportadores que incluem: carreadores de membrana (como as quinonas), citocromos e proteínas ferro-sulfonadas. –

8 Ubiquinona- singularmente, sua redução pode se dar em duas etapas diferentes: -Recebe o 1º elétron, sendo reduzida a radical semiquinona - UQH -2º elétron - Ubiquinol - UQH2 Desta forma, a ubiquinona pode fazer a interação entre doadores de 2 elétrons e receptores de um único. Citocromos - são proteínas contendo ferro, portanto um grupo heme, responsável pelas diferentes variações: citocromos a, b e c. Enquanto a e b são proteínas de membrana, o c está "preso" à superfície externa da membrana interna por interações eletrostáticas. -Proteína Fe-S - são boas doadoras de elétrons, e transferem apenas um

9 Cadeia Respiratória Complexo I: NADH à Ubiquinona
Equação geral:  NADH + H+ + UQ                      NAD+ + UQH2 A entrega não é direta, passando por FMN (Flavina MonoNucleotídeo), que entrega os elétrons à Fe-S ao qual está associada, e só então estes são entregues à UQ. Complexo I: NADH à Ubiquinona Equação geral:  NADH + H+ + UQ                      NAD+ + UQH2 A entrega não é direta, passando por FMN (Flavina MonoNucleotídeo), que entrega os elétrons à Fe-S ao qual está associada, e só então estes são entregues à UQ. Complexo I: NADH à Ubiquinona Equação geral:  NADH + H+ + UQ                      NAD+ + UQH2 A entrega não é direta, passando por FMN (Flavina MonoNucleotídeo), que entrega os elétrons à Fe-S ao qual está associada, e só então estes são entregues à UQ. Cadeia Respiratória Complexo I: NADH à Ubiquinona Eq. geral:  NADH + H+ + UQ         NAD+ + UQH2 A entrega não é direta, passando por FMN (Flavina MonoNucleotídeo), que entrega os elétrons à Fe-S ao qual está associada, e só então estes são entregues à UQ.

10 Complexo II: Succinato à Ubiquinona
A enzima responsável pela oxidação do succinato (a succinato desidrogenase), é a única do Ciclo do Ácido Cítrico ligada à membrana interna da mitocôndria e é através dela que os elétrons são doados ao FAD, para daí serem entregues à UQ via Fe-S. Este complexo não é responsável pelo bombeamento de nenhum próton para o espaço intermembrana. Assim, os elétrons que chegam à CTE via FADH2 só serão Responsáveis pelo bombeamento de prótons a partir do complexo III, daí a síntese de 1ATP a menos pelo FADH2 em comparação ao NADH+.

11 Complexo III: Ubiquinona ao Citocromo c
A Ubiquinona pode movimentar-se ao longo da bicamada lipídica. Assim, após receber elétrons a partir de qualquer um dos complexos anteriores, caminha até o complexo III, responsável por recebê-los e repassá-los ao citocromo c. A UQH2, entretanto, só doará um elétron por vez ao cit c, o outro será doado a um cit b no complexo, que o devolverá à UQ, estabelecendo um Ciclo que se repete.

12 Complexo IV - redução do O2
O citocromo c é livre paramovimentar-se na Superfície externa da membrana, levando assim os elétrons recebidos do complexo III ao IV. Só o fará, entretanto, quando houver acumulado 4 elétrons. Neste complexo, os elétrons após passarem pelos cit a e a3, serão doados a 4H+ e 1O2 da matriz, sintetizando assim duas moléculas de água.

13 Os elétrons são transferidos na cadeia respiratória para o oxigênio através de uma série de reações que geram um gradiente de pH pela membrana mitocondrial. A energia estocada pelo gradiente de pH leva ao processo de fosforilação oxidativo acoplado ao processo de transporte de elétrons.

14 Fosforilação oxidativa
É o processo de síntese do ATP usando a energia liberada pela oxidação das coenzimas na C resp. O fluxo de elétrons cria um gradiente de prótons na membrana chamado: Força Próton Motriz

15 Teoria Quimiosmótica diz que o transporte de elétrons bombeia prótons para fora da matriz e gera o gradiente. A síntese de ATP se dá no interior da mitocôndria com os prótons de fora que só entram quando ativados e transportados pela ATP sintase. A velocidade do transporte de elétrons e da síntese de ATP depende da concentração de ADP.

16 Balanço energético da oxidação da glicose
A oxidação completa da glicose a CO2 produz 38 ATP. Etapas: 1. Glicose a 2 piruvatos 2. 2 piruvatos a 2 acetil-coA 3. 2 acetil-CoA no ciclo de Krebs 4. NADH e FADH2 na cadeia e fosforilação

17 1 NADH = 3 ATP 1 FADH = 2 ATP 38 Etapa 1 2 3 1+2+3 4 ATP Coenzimas
34 2ATP -- 2 GTP 4 ATP TOTAL 38 1 NADH = 3 ATP 1 FADH = 2 ATP