A Fosforilação Oxidativa

O transporte de elétrons depende dos aceptores reduzidos em etapas anteriores do metabolismo. Estas etapas são: glicólise, complexo piruvato desidrogenase e ciclo do ácido cítrico. Nestas etapas da respiração celular, NADs e FADs foram reduzidos a NADH.H+ e FADH2 e serão os substrato para a CTE que ocorre na membrana interna mitocondrial.

Slide 10 – UBIQUINONA

Esta coenzima possui uma CAUDA ISOPRENOIDE que dá à molécula seu caráter apolar, permitindo a ela difundir-se rapidamente pela membrana mitocondrial.

Ela tem a habilidade de aceitar um par de elétrons (aceptor dieletrônico) e passá-los, um de cada vez, através de um intermediário semiquinona até o complexo III. Isso ocorre em duas etapas ➔ Ciclo Q.

Slide 15 – COMPLEXO I

Ele tem atividade NADH desidrogenase, ou seja, usa NADH.H+ como substrato, para uma reação de desidrogenação. Isto significa que o complexo I remove elétrons do NADH.H+ e transfere estes elétrons para o próximo componente da cadeia, a ubiquinona (UQ).

No complexo I, os elétrons passam primeiro pela flavina mononucleotideo (FMN) e depois pelos agregados Fe-S até atingir a ubiquinona formando o ubiquinol.

O complexo I catalisa dois processos que ocorrem simultaneamente:

1. A transferência de um íon hidreto mais um próton do NADH.H+ para a ubiquinona.
2. A transferência endergônica de quatro prótons da matriz para o espaço intermembranas.

Assim podemos dizer que além de participar do processo de transporte de elétrons, o complexo I funciona como uma bomba de prótons. O COMPLEXO I BOMBEIA PRÓTONS COM A ENERGIA LIBERADA NO TRANSPORTE DE ELÉTRONS. Este bombeamento de prótons é vetorial, ou seja, sempre acontece no sentido da matriz mitocondrial para o espaço intermembranas.

Slide 16 – COMPLEXO II (succinato desidrogenase)

O complexo II aceita elétrons apenas do FADH2. E assim como o I, ele transfere seus elétrons para a ubiquinona. Este complexo protéico está presente na MMI e é UMA ENZIMA DO CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO. No ciclo, este complexo converte succinato a fumarato. Na CTE, este complexo usa o próprio FADH2 reduzido no CAC e transfere os elétrons para o próximo componente da CTE iniciando o processo.

O succinato doa seus eletros para o FAD, formando FADH2 no CAC. O produto da reação é o fumarato. O FAD E O COMPLEXO II SÃO, PORTANTO, OS INTERMEDIÁRIOS ENTRE OS ELETRONS DO SUCCINATO E A UBIQUINONA.

Você percebeu que os e- que chegaram na CTE a partir do NADH ou do FADH2 são transferidos para a ubiquinona? Pois é, este é o destino dos e-, independetemente da sua origem. É como um funil, um ponto de convergência. A partir daí, o caminho destes e- será o mesmo, não importando de onde vieram. A ubiquinona que é um dos componentes moveis da CTE, em seu estado reduzido, vai transferir os elétrons para o próximo componente da cacdeia, o complexo III.

Slide 17

A maior parte dos aceptores de elétrons que serão utilizados na CTE foi gerada na matriz mitocondrial durante o ciclo do ácido cítrico. Estes estão em contato direto com a MMI, onde estão presentes os componentes da cadeia de transporte de elétrons.

Entretanto, parte dos aceptores de elétrons, gerados durante a degradação da glicose foi gerada na glicólise, que ocorre fora da mitocondria, no citoplasma das células.

Os e- associados aos 2 NADH.H+, gerados na glicólise para serem utilizados pela CTE, precisam ser transportados para dentro da mitocondria. Para isso, existem transportadores específicos na MMI. Os NADH.H+ glicoliticos podem transferir seus elétrons para a matriz mitocondrial por dois caminhos diferentes. Existem dois transportadores capazes de carregar elétrons associados ao NAD do citoplasma para a matriz mitocondrial. Esses transportadores são chamados de LANÇADEIRA MALATO-ASPARTATO e LANÇADEIRA DO GLICEROFOSFATO.

A lançadeira malato-aspartato

Esse sistema usa as moléculas de malato e aspartato para transportar os e- e prótons associados ao NADH no citoplasma da célula. Este sistema de transporte envolve também outras moléculas normalmente presentes na matriz mitocondrial e no citoplasma. Lembra do oxaloacetato do CAC? Pois, é. Um hidreto ligado ao NADH é transferido para o OXALOACETATO, FORMANDO MALATO no citoplasma. A MMI tem um transportador de malato que o leva do citoplasma para dentro da mitocondria e simultaneamente transporta um alfa-cetoglutarato da matriz para o citoplasma. Dentro da matriz, o malato volta a oxaloacetato, transfeirndo o íon hidreto para o NAD+ mitocondrial fomando NADH.H+. o oxaloacetato é convertido em aspartato que pode então sair da mitocondria por um transportador que em troca, transfere glutamato do citoplasma para a matriz mitocondrial. APÓS ESSE PROCESSO, OS NADH.H+ REDUZIDOS NA GLICÓLISE PASSAM A ESTAR DISPONIVEIS NA MATRIZ MITOCONDRIAL.

A lançadeira do glicerolfosfato

Segundo caminho da entrada dos e- na matriz mitocondrial. Nesse caso, os elétrons e prótons associados ao NADH, reduzidos na glicolise, são transferidos para a DHAP, formando o 3-FOSFOGLICEROL no citplasma. A enzima que catalisa essa reação é a 3-fosfoglicerol desidrogenase. A enzima flavoproteína desidrogenase (na MMI) catalisa a transferência deste hidrogênio para o FADH2. ASSIM, CADA NADH.H+ REDUZIDO NA GLICOLISE SERÁ TRANSFORMADO EM FADH2 PARA PARTICIPAR DA CTE NA MITOCONDRIA.

Slide 19 – CICLO Q

A primeira etapa é a migração do ubiquinol (UQH2) em direção ao complexo III. Dois elétrons e dois prótons são liberados, resultando na reoxidação do ubiquinol. Neste processo de reoxidação, forma-se primeiro um intermediário semiquinona e, finalmente, ubiquinona, fazendo o caminho inverso daquele mostrado no slide 10. A ubiquinona agora deixa o complexo III e pode voltar ao seu sítio original, o complexo II.

No complexo III, um elétron é passado a uma proteína ferro-enxofre através do citocromo c1. O destino deste elétron é, finalmente, deixar o complexo III e se ligar ao citocromo c, componente móvel da CTE localizado no espaço intermembranas. Outro elétron passa através dos citocromos bL e bH, reduzindo a ubiquinona a semiquinona em outro sítio da enzima.