Qual é a cadeia respiratória?

definição

A cadeia respiratória é um processo de geração de energia nas células do nosso corpo. Ele se junta ao ciclo do ácido cítrico e é a última etapa na quebra de açúcar, gorduras e proteínas. A cadeia respiratória está localizada na membrana interna da mitocôndria. Na cadeia respiratória, os equivalentes de redução (NADH + H + e FADH2) que se formaram nesse ínterim são oxidados novamente (os elétrons são liberados), pelo que um gradiente de prótons pode ser formado. Em última análise, é usado para formar o transportador de energia universal ATP (trifosfato de adenosina). O oxigênio também é necessário para que a cadeia respiratória possa funcionar completamente.

Sequência da cadeia respiratória

A cadeia respiratória é integrada à membrana mitocondrial interna e consiste em um total de cinco complexos enzimáticos. Segue-se o ciclo do ácido cítrico, no qual se formam os equivalentes de redução NADH + H + e FADH2. Esses equivalentes de redução armazenam energia temporariamente e são oxidados novamente na cadeia respiratória. Este processo ocorre nos primeiros dois complexos enzimáticos da cadeia respiratória.

Complexo 1: NADH + H + atinge o primeiro complexo (NADH ubiquinona oxidoredutase) e libera dois elétrons. Ao mesmo tempo, 4 prótons são bombeados do espaço da matriz para o espaço intermembranar.

Complexo 2: FADH2 libera seus dois elétrons no segundo complexo enzimático (succinato-ubiquinona-oxidoredutase), mas nenhum próton entra no espaço intermembranar.

Complexo 3: Os elétrons liberados são passados ​​para o terceiro complexo enzimático (ubiquinona citocromo c oxidoredutase), onde outros 2 prótons são bombeados do espaço da matriz para o espaço intermembranar.

Complexo 4: em última análise, os elétrons chegam ao quarto complexo (citocromo c oxidase). Aqui, os elétrons são transferidos para o oxigênio (O2), de modo que, com dois prótons adicionais, é criada água (H2O). No processo, 2 prótons entram no espaço intermembrana novamente.

Complexo 5: um total de oito prótons foi agora bombeado do espaço da matriz para o espaço intermembranar. O requisito básico para a cadeia de transporte de elétrons é o aumento da eletronegatividade do complexo enzimático. Isso significa que a capacidade dos complexos enzimáticos de atrair elétrons negativos está ficando mais forte.
Além do primeiro produto final, a água, um gradiente de prótons foi construído no espaço intermembranar através da cadeia respiratória. Isso armazena energia que é usada para construir ATP (trifosfato de adenosina). Este é o trabalho do quinto e último complexo enzimático (ATP sintase). O quinto complexo abrange a membrana mitocondrial como um túnel. Com isso, impulsionado pela diferença de concentração, os prótons fluem de volta para o espaço da matriz. Isso cria ATP a partir de ADP (difosfato de adenosina) e fosfato inorgânico, que está disponível para todo o organismo.

O que a bomba de prótons faz?

A bomba de prótons é o quinto e último complexo enzimático da cadeia respiratória. Através dele, os prótons fluem de volta do espaço intermembranar para o espaço da matriz. Isso só é possível pela diferença de concentração previamente estabelecida entre os dois espaços de reação. A energia armazenada no gradiente de prótons é usada para sintetizar ATP (trifosfato de adenosina) a partir de fosfato e ADP.
O ATP é o portador de energia universal do nosso corpo e é essencial para uma variedade de reações. Por ser gerado na bomba de prótons, também é conhecido como ATP sintase.

Equilíbrio da cadeia respiratória

O produto final decisivo da cadeia respiratória é o ATP (trifosfato de adenina), que é um transportador universal de energia no corpo. O ATP é sintetizado com a ajuda de um gradiente de prótons que surge durante a cadeia respiratória. NADH + H + e FADH2 são diferentemente eficientes. NADH + H + é oxidado de volta a NAD + na cadeia respiratória no primeiro complexo enzimático e bombeia um total de 10 prótons para o espaço intermembranar. Quando o FADH2 é oxidado, o rendimento é menor, porque apenas 6 prótons são transportados para o espaço intermembranar. Isso ocorre porque o FADH2 é introduzido na cadeia respiratória no segundo complexo enzimático e, portanto, ignora o primeiro complexo. Para sintetizar um ATP, 4 prótons precisam fluir através do quinto complexo.
Consequentemente, por NADH + H + 2,5 ATP (10/4 = 2,5) e por FADH2 1,5 ATP (6/4 = 1,5) são produzidos.
Quando uma molécula de açúcar é quebrada por meio da glicólise, do ciclo do ácido cítrico e da cadeia respiratória, pode-se gerar no máximo 32 ATP, que fica à disposição do organismo.

Qual é o papel das mitocôndrias?

As mitocôndrias são organelas celulares encontradas em organismos animais e vegetais. Vários processos de energia ocorrem na mitocôndria, incluindo a cadeia respiratória. Como a cadeia respiratória é o processo decisivo para a geração de energia, as mitocôndrias também são chamadas de "usinas da célula". Eles têm uma membrana dupla, de modo que um total de dois espaços de reação separados são criados. Dentro está o espaço da matriz e o espaço intermembranar entre as duas membranas. Esses dois espaços são fundamentais para o fluxo da cadeia respiratória. Só assim pode ser construído um gradiente de prótons, o que é importante para a síntese de ATP.

Leia mais sobre o tópico neste artigo: Estrutura da mitocôndria

O que o cianeto faz na cadeia respiratória?

Os cianetos são toxinas perigosas, incluindo compostos de cianeto de hidrogênio. Eles são capazes de paralisar a cadeia respiratória.
Especificamente, o cianeto se liga ao ferro do quarto complexo da cadeia respiratória. Como resultado, os elétrons não podem mais ser transferidos para o oxigênio molecular. Como resultado, toda a cadeia respiratória não pode mais funcionar.
O resultado é a falta da fonte de energia ATP (trifosfato de adenosina) e ocorre a chamada "sufocação interna". Sintomas como vômito, inconsciência e cólicas ocorrem muito rapidamente após o envenenamento por cianeto e, se não tratado, pode levar à morte rápida.

O que é um defeito da cadeia respiratória?

Um defeito da cadeia respiratória é uma doença metabólica rara que costuma se manifestar na infância. A causa são mudanças na informação genética (DNA). As mitocôndrias têm função restrita e a cadeia respiratória não funciona adequadamente. Isso é particularmente perceptível em órgãos que consomem muita energia na forma de ATP (trifosfato de adenosina).
Um sintoma típico é, por exemplo, dor muscular ou fraqueza muscular.
O tratamento para esta doença é difícil porque é uma doença hereditária. Deve ser assegurado que haja um fornecimento suficiente de energia (por exemplo, através da glicose). Caso contrário, o tratamento puramente sintomático é apropriado.