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Cadeia de transporte de elétrons

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição da cadeia de transporte de elétrons

A cadeia de transporte de elétrons é um conjunto de proteínas que transferem elétrons através de uma membrana dentro das mitocôndrias para formar um gradiente de prótons que impulsiona a criação do trifosfato de adenosina (ATP). O ATP é usado pela célula como energia para processos metabólicos para funções celulares.

Onde ocorre a cadeia de transporte de elétrons?

Durante o processo, um gradiente de prótons é criado quando os prótons são bombeados da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar da célula, o que também ajuda a impulsionar a produção de ATP. Freqüentemente, o uso de um gradiente de prótons é referido como o mecanismo quimiosmótico que impulsiona a síntese de ATP, pois se baseia em uma maior concentração de prótons para gerar “força motriz de prótons”. A quantidade de ATP criada é diretamente proporcional ao número de prótons que são bombeados pela membrana mitocondrial interna.

A cadeia de transporte de elétrons envolve uma série de reações redox que depende de complexos de proteínas para transferir elétrons de uma molécula de doador para uma molécula aceitadora. Como resultado dessas reações, o gradiente de prótons é produzido, permitindo que o trabalho mecânico seja convertido em energia química, permitindo a síntese de ATP. Os complexos estão incorporados na membrana mitocondrial interna chamada Cristae nos eucariotos. Enecado pela membrana mitocondrial interna é a matriz, que é onde as enzimas necessárias como piruvato desidrogenase e piruvato carboxilase estão localizadas. O processo também pode ser encontrado em eucariotos fotossintéticos na membrana tilacóide dos cloroplastos e nos procariontes, mas com modificações.

Os subprodutos de outros ciclos e processos, como o ciclo do ácido cítrico, a oxidação de aminoácidos e a oxidação de ácidos graxos, são usados na cadeia de transporte de elétrons. Como visto na reação redox geral,

2 H + + 2 E + + ½ O2 → H2O + Energia

A energia é liberada em uma reação exotérmica quando os elétrons são passados pelos complexos; Três moléculas de ATP são criadas. O fosfato localizado na matriz é importado através do gradiente de prótons, usado para criar mais ATP. O processo de geração de mais ATP através da fosforilação do ADP é referido à fosforilação oxidativa, uma vez que a energia da oxigenação de hidrogênio é usada em toda a cadeia de transporte de elétrons. O ATP gerado a partir dessa reação continua ao poder a maioria das reações celulares necessárias para a vida.

Etapas da cadeia de transporte de elétrons

Na cadeia de transferência de elétrons, os elétrons se movem ao longo de uma série de proteínas para gerar uma força do tipo expulsão para mover íons de hidrogênio, ou prótons, através da membrana mitocondrial. Os elétrons iniciam suas reações no complexo I, continuando no complexo II, atravessadas para o complexo III e o citocromo C via coenzima q e, finalmente, para o complexo IV. Os próprios complexos são proteínas estruturadas complexas incorporadas na membrana fosfolipídica. Eles são combinados com um íon metálico, como o ferro, para ajudar na expulsão de prótons no espaço intermembranar, bem como em outras funções. Os complexos também sofrem alterações conformacionais para permitir aberturas para o movimento transmembranar dos prótons.

Esses quatro complexos transferem ativamente elétrons de um metabólito orgânico, como a glicose. Quando o metabólito quebra, dois elétrons e um íon hidrogênio são liberados e depois captados pela coenzima NAD+ para se tornar NADH, liberando um íon hidrogênio no citosol.

O NADH agora tem dois elétrons que os passam para uma molécula mais móvel, a ubiquinona (q), no primeiro complexo proteico (complexo I). O complexo I, também conhecido como NADH desidrogenase, bombeia quatro íons de hidrogênio da matriz para o espaço intermembranar, estabelecendo o gradiente de prótons. Na próxima proteína, complexo II ou succinato desidrogenase, outro portador de elétrons e coenzima, o succinato é oxidado em fumarato, causando o FAD (dinucleotídeo de adenina-adenina) a ser reduzido para FADH2. A molécula de transporte, FADH2 é então reoxidada, doando elétrons para Q (tornando -se QH2), enquanto libera outro íon hidrogênio no citosol. Embora o Complexo II não contribua diretamente para o gradiente de prótons, ele serve como outra fonte para elétrons.

Complexo III, ou citocromo c redutase, é onde ocorre o ciclo Q. Existe uma interação entre Q e citocromos, que são moléculas compostas de ferro, para continuar a transferência de elétrons. Durante o ciclo Q, o ubiquinol (qh2) produziu anteriormente doa elétrons para ISP e citocromo B se tornando ubiquinona. ISP e citocromo B são proteínas localizadas na matriz que transferem o elétron que recebeu do ubiquinol para o citocromo c1. O citocromo C1 o transfere para o citocromo c, que move os elétrons para o último complexo. (Nota: Ao contrário da ubiquinona (q), o citocromo C só pode transportar um elétron por vez). A ubiquinona é reduzida novamente ao QH2, reiniciando o ciclo. No processo, outro íon hidrogênio é liberado no citosol para criar ainda mais o gradiente de prótons.

Os citocromos se estendem ao complexo IV, ou citocromo c oxidase. Os elétrons são transferidos um de cada vez para o complexo do citocromo c. Os elétrons, além de hidrogênio e oxigênio, reagem para formar água em uma reação irreversível. Este é o último complexo que transloca quatro prótons em toda a membrana para criar o gradiente de prótons que desenvolve ATP no final.

À medida que o gradiente de prótons é estabelecido, a F1F0 ATP sintase, às vezes chamada de complexo V, gera o ATP. O complexo é composto de várias subunidades que se ligam aos prótons liberados em reações anteriores. À medida que a proteína gira, os prótons são trazidos de volta à matriz mitocondrial, permitindo que o ADP se ligasse ao fosfato livre para produzir ATP. Para cada volta total da proteína, três ATP são produzidos, concluindo a cadeia de transporte de elétrons.

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1. Complexo IV, também conhecido como citocromo oxidase, realiza qual reação? A. nadh + q ↔ nad + + qh2 B. nadh ↔ nad + + 2h + + 2e – C. 2 H + + 2 E + + ½ O2 → H2O + Energia D. 4 H + + 4 E– + O2 → 2 H2O

Resposta à pergunta nº 1

D está correto. O oxigênio combina -se com hidrogênios e elétrons para formar água.

2. Quais componentes são passados para o primeiro complexo na cadeia de transporte de elétrons? A. NADH+ H+ B. FADH+ C. Q D. Cytocromo C

Resposta à pergunta nº 2

A está correto. Antes de iniciar a cadeia de transporte de elétrons, o NAD+ é reduzido para o NADH, que é transmitido para o complexo I com um íon hidrogênio.

3. Onde está a maior concentração de prótons enquanto a cadeia de transporte de elétrons é ativada? A. camada fosfolipídica B. Matriz mitocondrial C. espaço intermembranar D. membrana celular

Resposta à pergunta nº 3

C está correto. O espaço intermembranar contém as maiores concentrações de prótons, uma vez que os complexos nos prótons da bomba da cadeia no espaço intermembranar da matriz mitocondrial.

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