Respiração celular – Complexo I

O complexo I da cadeia respiratória mitocondrial pode também ser designado de NADH:ubiquinona oxidorredutase, ou NADH desidrogenase. Trata-se do maior dos 4 complexos da cadeia respiratória, tendo um tamanho superior ao de um ribossoma. 

A sua forma é em L, com cerca de 60 domínios transmembranares e uma região periférica hidrofílica, que contém o local de ligação do NADH e os centros redox do complexo I. É composto por 44 cadeias polipeptídicas distintas, sendo de destacar uma flavoproteína (com FMN como cofator) e 8 centros de ferro-enxofre. Destas 44 proteínas, 7 são codificadas pelo DNA mitocondrial, estando as restantes codificadas pelo DNA nuclear.

Do ponto de vista funcional, o complexo I recebe os eletrões provenientes do NADH, e transfere-os para a ubiquinona. Quando falo em NADH, estou a referir-me a qualquer molécula de NADH mitocondrial, independentemente da sua origem, pois o NADH encontra-se associado reversivelmente às desidrogenases. Ou seja, após ser formado no interior da mitocôndria, o NADH pode difundir-se até chegar ao complexo I, onde entrega os 2 eletrões que transporta. Durante o transporte de eletrões ao longo deste complexo, os mesmos são transferidos para uma proteína que possui FMN como cofator, passando a FMNH₂. Seguidamente os eletrões vão passando por vários centros de ferro-enxofre (Fe-S), até chegarem à ubiquinona (Q), que recebe 2 eletrões de cada vez, convertendo-se em ubiquinol (QH₂).

Durante o transporte de eletrões ao longo do complexo I, vão sendo libertadas pequenas quantidades de energia, que individualmente não poderiam ser utilizadas para produzir ATP. Sendo assim, o nosso organismo conserva parte dessa energia através da criação de um gradiente de H⁺. Ou seja, a energia que é libertada é utilizada para transportar ativamente H⁺ da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar. No caso concreto do complexo I, por cada 2 eletrões que o atravessam, são bombeados 4 protões para o espaço intermembranar.

A equação química que descreve o funcionamento do complexo I é:

NADH + 5H⁺(matriz) + Q → NAD⁺ + QH₂ + 4H⁺(intermembranar)

Existem várias patologias causadas por mutações em genes que codificam componentes do complexo I, sendo de destacar a Neuropatia Ótica Hereditária de Leber e a Síndrome de Leigh.