A cadeia de transporte de elétrons (ETC) é um processo de reação redox de várias etapas que ocorre dentro das organelas celulares específicas. Vamos discutir a cadeia de transporte de elétrons em detalhes abaixo.
A cadeia de transporte de elétrons ocorre dentro das mitocôndrias em eucariotos. Envolve uma ação em série de quatro complexos proteicos para o acoplamento das reações redox. Aqui, um gradiente químico é criado usando elétrons de transportadores de elétrons.
O catabolismo de moléculas orgânicas libera elétrons que então entram na cadeia e são excitados pela luz. Como resultado disso, a energia é produzida.
Proteínas envolvidas na cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias
A cadeia de transporte de elétrons envolve o uso de uma série de complexos multiproteicos. Vamos discutir mais sobre as proteínas envolvidas neste processo.
As proteínas envolvidas na cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias são:
- Complexo I: Também é chamado de ubiquinona oxidorredutase. Geralmente é formado por FMN (mononucleotídeo de flavina), oito aglomerados de ferro-enxofre (Fe-S) e DADH desidrogenase. Contribui com quatro íons de hidrogênio no processo ETC que são movidos da matriz para o espaço intermembranar das mitocôndrias.
(NADH +H+) + CoQ + 4H+ (matriz) -> NAD+ + CoQH2 + 4H+
- Complexo II: Também é chamado de succinato desidrogenase. Ele atua como um ponto de entrada secundário na ETC, aceitando elétrons do succinato. Não está envolvido na translocação de prótons e, portanto, menos moléculas de ATP são liberadas por essa via.
Succinato + FAD -> Fumarato + 2H+ + FADH2
FADH2 + CoQ -> FAD + CoQH2
- Coenzima Q: É composta por quinona e uma cauda hidrofóbica. Também é conhecido como ubiquinona (CoQ). A coenzima Q é um transportador de elétrons e também ajuda na transferência de elétrons para o próximo complexo da série.
- Complexo III: Este complexo é formado por citocromo b, subunidades de Rieske e subunidades de citocromo c e também é chamado de citocromo c redutase. Está envolvido na transferência de elétrons e só pode aceitar elétrons únicos de cada vez. Contribui na geração do gradiente de elétrons, contribuindo com quatro prótons no final do ciclo Q completo para o espaço intermembranar.
- Complexo IV: Também é conhecido como citocromo c oxidase que oxida o citocromo c e depois transfere os elétrons para o oxigênio. É o transportador final de elétrons no processo de cadeia de transporte de elétrons. Também contribui no gradiente de prótons liberando quatro prótons no espaço intermembranar.
2 citocromo c + ½ O2 + 4H+ -> 2citocromo c + 1 H2O + 2H+
- Complexo V: Também é conhecido como ATP sintase. Ele funciona na síntese de ATP usando o gradiente de prótons que se acumula na ETC através da membrana interna das mitocôndrias.
As subunidades f0 e f1 da ATP sintase sofrem certas mudanças conformacionais que regulam a síntese de ATP. A cada quatro íons H+, uma molécula de ATP é produzida. Essa ação da ATP sintase também pode ser revertida, consumindo ATP para gerar gradiente de prótons. Esta ação inversa foi observada em certas bactérias.
Onde ocorre a cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias?
A mitocôndria é a organela central onde são conduzidos todos os processos de geração de energia. Vamos ver em detalhes onde a cadeia de transporte de elétrons ocorre nas mitocôndrias.
A fosforilação oxidativa e a cadeia de transporte de elétrons acontecem na membrana mitocondrial interna. Uma série de complexos de proteínas que estão embutidos na membrana mitocondrial facilita o processo da cadeia de transporte de elétrons.
A membrana interna das mitocôndrias contém dobras chamadas cristas que ajudam a aumentar a capacidade das mitocôndrias para a síntese de moléculas de ATP. As dobras permitem o empacotamento de mais quantidade de ATP sintase e outras enzimas ETC nas mitocôndrias.
Como ocorre a cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias?
O processo da cadeia de transporte de elétrons é ativamente regulado e altamente monitorado. Vamos discutir como o processo ocorre dentro das mitocôndrias.
A cadeia de transporte de elétrons na mitocôndria envolve a ação colaborativa de quatro complexos que trabalham juntos no acoplamento de reações redox e geram gradiente eletroquímico levando à síntese de ATP.
Todo o processo é referido como fosforilação oxidativa que envolve dois processos de cadeia de transporte de elétrons e quimiosmose. Ela ocorre em mitocôndrias e nos cloroplastos como parte da respiração celular e da fotossíntese.
Quais são as etapas da cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias?
A cadeia de transporte de elétrons ocorre em uma série de etapas que são altamente reguladas dentro das mitocôndrias. Vamos falar sobre essas etapas em detalhes.
Abaixo estão listadas as etapas incluídas na cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias:
Passo 1: Complexo I ou NADH desidrogenase entra em contato com a molécula NADH e recebe dois elétrons dela após oxidá-la a NAD+. Dois hidrogênios por moléculas de NADH são produzidos a partir do complexo I que são transportados para o espaço intermembranar.
Passo 2: O Complexo II oxida o FADH2 em FAD e recebe dois elétrons.
Passo 3: Os elétrons recebidos do complexo I e do complexo II são transferidos para a ubiquinona, que é um transportador de elétrons.
Etapa 4: A ubiquinona transporta os elétrons para o Complexo III que, por sua vez, bombeia um hidrogênio por elétron para fora da matriz.
Etapa 5: Os elétrons são movidos para a proteína Citocromo c que carrega os elétrons para o Complexo IV.
Passo 6: Complexo IV é um aceptor de elétrons que transporta oxigênio. Este complexo requer quatro elétrons para sua função. Ele cria duas moléculas de água e bombeia o resto dos prótons para o espaço intermembranar.
Etapa 7: Esta etapa é a etapa final do processo que envolve a formação de ATP com a ajuda da ATP sintase e o processo é denominado quimiosmose.
A etapa final desse processo de respiração celular aeróbica é a produção de moléculas de ATP que ocorre dentro das mitocôndrias. Elétrons de alta energia são reunidos por NAD+ e FAD, o que ajuda na conversão de ADP em ATP.
Funções da cadeia de transporte de elétrons na mitocôndria
A cadeia de transporte de elétrons é um processo significativo nas mitocôndrias. Vamos discutir sua importância nas mitocôndrias em detalhes.
As funções da cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias estão listadas abaixo:
- Dentro das mitocôndrias, a ETC produz um gradiente eletroquímico de prótons transmembrana.
- Participa ativamente na produção de moléculas de adenosina trifosfato nas mitocôndrias.
- A cadeia de transporte de elétrons é a parte da fosforilação oxidativa na membrana mitocondrial eucariótica.
- A conservação de energia na forma de gradiente quimiosmótico é o objetivo básico da cadeia de transporte de elétrons.
Quantos ATPs são produzidos na cadeia de transporte de elétrons?
O processo de ETP dá origem ao ATP no final. Vejamos o número de ATP produzido neste processo.
Dentro da membrana interna das mitocôndrias, a cadeia de transporte de elétrons produz aproximadamente 30-32 moléculas de ATP na etapa final, com base nos estudos mais recentes.
No final deste processo, os elétrons caíram das moléculas de NADH e FADH2, o que por sua vez resulta em mais geração de ATP. O oxigênio é usado diretamente no processo e é convertido em água no final.
Conclusão
Para concluir o artigo, podemos dizer que a cadeia de transporte de elétrons ocorre na membrana interna da mitocôndria e é crucial para gerar o gradiente de prótons e, consequentemente, a energia na forma de moléculas de ATP.
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