Cadeia de Transporte de Elétrons

Também conhecida como Cadeia Respiratória, é a via metabólica na qual o ferro está inserido. Nela acontece a reoxidação das coenzimas NADH e FADH2 (reduzidas na oxidação da glicose, aminoácidos e ácidos graxos), gerando, ao final do processo, moléculas de ATP através da fosforilação oxidativa. Em células eucarióticas, é a maior fonte de ATP.

O processo se passa na membrana interna da mitocôndria e envolve 4 complexos protéicos ligados a grupos prostéticos capazes de receber e doar elétrons (reações de óxido-redução). A energia liberada é usada para manter um gradiente de H+ de fora para dentro da matriz. O retorno desses prótons para a matriz libera energia livre que será então utilizada para o funcionamento da ATPsintase, que produzirá as moléculas de ATP a partir de ADP + Pi. Há então um acoplamento entre a cadeia de transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa1.

Os Complexos são denominados NADH-ubiquinona óxido-redutase (I), succinato-ubiquinona óxido-redutase (II), citocromo bc1 (III) e citocromo c oxidase (IV). Entre eles existe ainda dois compostos móveis, a coenzima Q (CoQ ou ubiquinona) e o citocromo c, que transportam os elétrons dos complexos I e II para o III e do III para o IV, respectivamente.

O posicionamento desses complexos não é aleatório. Eles se organizam de acordo com seus potenciais de redução2, assim os elétrons são sempre transferidos para um carreador com maior potencial para reduzir-se, favorecendo um fluxo unidimensional do NADH e FADH2 para o O2, receptor final dos elétrons3.

A transferência de elétrons se dá através das reações redox reversíveis de centros de Fe-S (ferro-enxofre), CoQ, citocromos e íons de cobre e envolvem um doador de elétrons (redutor) e um aceptor de elétrons (oxidante). Então, a oxidação é a perda de elétrons enquanto a redução é o ganho dos mesmos. Nenhuma substância doa elétrons sem que outra os receba, o que as torna acopladas, formando um par redox. A tendência de um redutor em perder seus elétrons é expressa quantitativamente pelo E, ou seja, o Potencial de Redução1.

Cadeia Respiratória e Fosforilação Oxidativa (Galembeck e Torres)

Como se pode ver na animação, os centros Fe-S estão presentes nos Complexos I, II, III além dos citocromos. Seu funcionamento envolve a redução do Fe3+ a Fe2+ ao receber um elétron e em seguida sua reoxidação ao transferir esse elétron ao próximo intermediário da cadeia. Nisso há a liberação de prótons, com a formação do gradiente de H+.

Um exemplo de reação redox em que encontramos o ferro é:

FMNH2 + 2 Proteína-Fe3+S ↔ FMN + 2H+ + 2 Proteína-Fe2+

reação essa que ocorre no Complexo I. As demais também são descritas por Motta, V.T.

Ao fim da cadeia os elétrons são transferidos a moléculas de O2 e somando-se H+, obtemos H2O. A maior parte do O2 absorvido pelo organismo é consumido nesse processo.

1. Bioquímica Básica. Motta, V.T. - Autolab Análises Clínicas.

2. Bioquímica Básica. Marzzoco, A.; Torres, B.B. 3ª ed. 2007.

3. Reações de Transporte de Elétrons em Bioquímica. Trabuco, L.G.