18.3 D: Cadeia de Transporte de Elétrons e Chemisomosis

os Objectivos de Aprendizagem

  1. Brevemente describethe função da cadeia de transporte de elétrons durante a respiração aeróbia.
  2. descreve brevemente a teoria quimiosmótica da geração de ATP como resultado de uma cadeia de transporte de elétrons.Compare onde a cadeia de transporte de elétrons ocorre em células procarióticas e em células eucarióticas.
  3. diga o que se entende por força motriz de prótons.
  4. declare a função das ATP sintases na quimiosmose.indique o aceitador final de electrões e o produto final formado no final da respiração aeróbia.

durante várias fases na glicólise e no ciclo do ácido cítrico, a oxidação de certas moléculas precursoras intermédias causa a redução de NAD+ para NADH + H+ e FAD para FADH2. NADH and FADH2 then transfer protons and electrons to the electron transport chain to produce additional ATPs by oxidative phosphorylation .

Como mencionado na seção anterior sobre a energia, durante o processo de respiração aeróbica, juntamente reações de oxidação e redução e de elétrons portadores são, muitas vezes, parte do que é chamado de uma cadeia de transporte de elétrons , uma série de transportadoras de elétrons que, eventualmente, transfere elétrons do NADH e FADH2 para o oxigênio. Os portadores de elétrons difusíveis NADH e FADH2 transportam átomos de hidrogênio (prótons e elétrons) de substratos em vias catabólicas exergônicas, como a glicólise e o ciclo do ácido cítrico para outros portadores de elétrons que estão embutidos em membranas. Estes Portadores de elétrons associados à membrana incluem flavoproteínas, proteínas ferro-enxofre, quinonas e citocromos. O último portador de elétrons na cadeia de transporte de elétrons transfere os elétrons para o aceitador terminal de elétrons, oxigênio.

Energy Release from an Electron Transport System. In an electron transport system, electrons pass from carrier to carrier through a series of oxidation-reduction reactions. Durante cada Transferência, alguma energia é liberada.
Figure \(\PageIndex{1}\): Libertação de energia de um sistema de transporte de electrões. In an electron transport system, electrons pass from carrier to carrier through a series of oxidation-reduction reactions. Durante cada Transferência, alguma energia é liberada.

The chemiosmotic theory explains the functioning of electron transport chains. De acordo com esta teoria, a transferência de elétrons para baixo de um sistema de transporte de elétrons através de uma série de reações de oxidação-redução libera energia (figura \(\PageIndex{1}\)). Esta energia permite que certos portadores da cadeia transportem íons de hidrogênio (H+ ou prótons) através de uma membrana.dependendo do tipo de célula, a cadeia de transporte de elétrons pode ser encontrada na membrana citoplasmática ou na membrana interna da mitocôndria.nas células procarióticas, os protões são transportados do citoplasma da bactéria através da membrana citoplasmática para o espaço periplásmico localizado entre a membrana citoplasmática e a parede celular .nas células eucarióticas, os protões são transportados da matriz das mitocôndrias através da membrana mitocondrial interna para o espaço intermembranar situado entre as membranas mitocondriais interiores e exteriores (figura \(\Pagindex{2}\)).

acumulação de protões no espaço Intermembranar das mitocôndrias. In he mitocondria of eukaryotic cells, protons (H+) are transported from the matrix to the intermembrane space between the inner and outer mitocondrial membranes to produce proton motive force.
figura \(\PageIndex{2}\): acumulação de protões no espaço Intermembranar da mitocôndria. In he mitocondria of eukaryotic cells, protons (H+) are transported from the matrix to the intermembrane space between the inner and outer mitocondrial membranes to produce proton motive force.

À medida que os íons de hidrogénio se acumulam num dos lados de uma membrana, a concentração de íons de hidrogénio cria um gradiente electroquímico ou uma diferença potencial (tensão) através da membrana. (O fluido no lado da membrana onde os prótons se acumulam adquire uma carga positiva; o fluido no lado oposto da membrana é deixado com uma carga negativa. O estado energizado da membrana como resultado desta separação de cargas é chamado de força motriz do próton ou PMF.

ATP Synthase gerando ATP. A teoria quimiosmótica explica o funcionamento das cadeias de transporte de elétrons. De acordo com esta teoria, a transferência de elétrons para baixo de um sistema de transporte de elétrons através de uma série de reações de oxidação-redução libera energia.
Figure \(\PageIndex{3}\): ATP Synthase gerando ATP. A teoria quimiosmótica explica o funcionamento das cadeias de transporte de elétrons. De acordo com esta teoria, a transferência de elétrons para baixo de um sistema de transporte de elétrons através de uma série de reações de oxidação-redução libera energia. Esta energia permite que certos portadores da cadeia transportem íons de hidrogênio (H+ ou prótons) através de uma membrana. À medida que os íons de hidrogênio se acumulam em um lado de uma membrana, a concentração de íons de hidrogênio cria um gradiente eletroquímico ou diferença potencial (tensão) em toda a membrana. (O fluido no lado da membrana onde os prótons se acumulam adquire uma carga positiva; o fluido no lado oposto da membrana é deixado com uma carga negativa. O estado energizado da membrana como resultado desta separação de cargas é chamado de força motriz do próton ou PMF. Esta força motriz de protões fornece a energia necessária para enzimas chamadas ATP sintases, também localizadas nas membranas mencionadas acima, para catalisar a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato. Esta geração de ATP ocorre quando os protões atravessam a membrana através dos complexos da ATP sintase e reentram no citoplasma bacteriano ou na matriz da mitocôndria. À medida que os protões se movem para baixo do gradiente de concentração através da ATP sintase, a energia libertada faz com que o rotor e a haste da ATP sintase girem. A energia mecânica a partir desta rotação é convertida em energia química como o fosfato é adicionado ao ATP tform ADP.

Esta força motriz do próton fornece a energia necessária para enzimas chamadas ATP sintases (ver Figura \(\PageIndex{3}\)), também localizadas nas membranas mencionadas acima, para catalisar a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato. Esta geração de ATP ocorre à medida que os protões atravessam a membrana através dos complexos da ATP sintase e reentram quer o citoplasma bacteriano (figura \(\PageIndex{4}\)) quer a matriz da mitocôndria. À medida que os protões se movem para baixo do gradiente de concentração através da ATP sintase, a energia libertada faz com que o rotor e a haste da ATP sintase girem. A energia mecânica desta rotação é convertida em energia química como fosfato é adicionado ao ADP para formar ATP.

Development of Proton Motive Force from Chemiosmosis and Generation of ATP. Em um sistema de transporte de elétrons, a energia da transferência de elétrons durante reações de oxidação-redução permite que certos portadores transportem prótons (H+) através de uma membrana.
Figure \(\PageIndex{4}\): desenvolvimento da força motriz do protão a partir da Quimiosmose e geração de ATP. Em um sistema de transporte de elétrons, a energia da transferência de elétrons durante reações de oxidação-redução permite que certos portadores transportem prótons (H+) através de uma membrana. À medida que a concentração H+ aumenta num dos lados da membrana, desenvolve-se um gradiente electroquímico chamado força motriz do próton. A reentrada dos prótons através de um complexo enzimático chamado ATP sintase fornece a energia para a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato.

Proton motive force is also used to transport substances across membranes during active transport and to rotate bacterial flagella.

No final da cadeia de transporte de elétrons envolvidos na respiração aeróbia, a última transportadora de elétrons na membrana transferências de 2 elétrons para a metade de uma molécula de oxigênio (um átomo de oxigênio), que simultaneamente combina com 2 prótons do meio circundante para produzir água como um produto final (Figura \(\PageIndex{5}\)).

ATP Production during Aerobic Respiration by Oxidative Phosphorylation involving an Electron Transport System and Chemiosmosis.figura: produção de ATP durante a respiração aeróbia por fosforilação oxidativa envolvendo um sistema de transporte de electrões e Quimiosmose. NADH e FADH2 transportam prótons (h+) e elétrons (e -) para a cadeia de transporte de elétrons localizada na membrana. A energia da transferência de elétrons ao longo da cadeia transporta prótons através da membrana e cria um gradiente eletroquímico. À medida que os protões acumuladores seguem o gradiente electroquímico através da membrana através de um complexo ATP sintase, o movimento dos protões fornece energia para sintetizar ATP a partir de ADP e fosfato. No final do sistema de transporte de elétrons, dois prótons, dois elétrons e metade de uma molécula de oxigênio se combinam para formar água. Como o oxigênio é o último aceitador de elétrons, o processo é chamado de respiração aeróbica.

Filme ilustrando o sistema de transporte de elétrons na mitocôndria das células eucarióticas.

resumo

  1. respiração aeróbica envolve quatro fases: glicólise, uma reacção de transição que forma acetil coenzima A, O Ciclo do ácido cítrico (Krebs), e uma cadeia de transporte de electrões e quimiosmose.durante várias etapas do ciclo da glicólise e do ácido cítrico, a oxidação de certas moléculas precursoras intermediárias causa a redução de NAD+ para NADH + H+ e FAD para FADH2. NADH and FADH2 then transfer protons and electrons to the electron transport chain to produce additional ATPs by oxidative phosphorylation.
  2. a cadeia de transporte de elétrons consiste de uma série de portadores de elétrons que eventualmente transferem elétrons de NADH e FADH2 para oxigênio.a teoria quimiosmótica afirma que a transferência de elétrons para um sistema de transporte de elétrons através de uma série de reações de redução de oxidação libera energia. Esta energia permite que certos portadores da cadeia transportem íons de hidrogênio (H+ ou prótons) através de uma membrana.à medida que os íons de hidrogénio se acumulam num dos lados de uma membrana, a concentração de íons de hidrogénio cria um gradiente electroquímico ou uma diferença potencial (tensão) através da membrana chamada força motriz de protões.esta força motriz de protões fornece a energia necessária para enzimas chamadas ATP sintases, também localizadas nas membranas mencionadas acima, para catalisar a síntese de ATP a partir de ADP e fosfato.durante a respiração aeróbica, o último portador de elétrons na membrana transfere 2 elétrons para metade de uma molécula de oxigênio (um átomo de oxigênio) que se combina simultaneamente com 2 prótons do meio circundante para produzir água como um produto final.

contribuintes e atribuições

  • Dr. Gary Kaiser (COMMUNITY COLLEGE OF BALTIMORE COUNTY, CATONSVILLE CAMPUS)

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