Fosforilação oxidativa

A fosforilação oxidativa é um processo em que a energia obtida por meio da degradação das moléculas provenientes dos alimentos, como a glicose, é convertida em ligações nas moléculas de adenosina trifosfato (ATP). Trata-se da etapa final da respiração celular – um processo de obtenção de energia realizado por alguns organismos na presença de oxigênio (processo aeróbio) – e onde ocorre a maior produção de ATP na maioria das células.

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O que é a fosforilação oxidativa?

A fosforilação oxidativa é uma das vias metabólicas da respiração celular. Nessa etapa, que ocorre na membrana interna das mitocôndrias de células eucarióticas e na membrana plasmática de células procarióticas, há a maior produção de ATP a partir de moléculas de adenosina difosfato (ADP). Ela envolve dois processos, o transporte de oxigênio e a quimiosmose.

Processos da fosforilação oxidativa

• Transporte de elétrons

Nessa etapa, as moléculas carreadoras de elétrons NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzido) e FADH₂ (flavina adenina nucleotídeo reduzido) transferem seus elétrons, provenientes do processo de degradação da glicose nas etapas anteriores da respiração celular, para a cadeia transportadora de elétrons.

A cadeia transportadora de elétrons é constituída por moléculas carreadoras de elétrons enfileiradas na membrana interna da mitocôndria (em eucariontes) e da membrana plasmática (em procariontes). As moléculas de NADH transferem seus elétrons para a primeira molécula, uma flavoproteína denominada flavina mononucleotídeo.

Já as moléculas de FADH₂ transferem seus elétrons para uma quinona denominada ubiquinona ou coenzima Q, o único composto não proteico da cadeia, em um nível energético mais baixo. Estão presentes na cadeia também outras moléculas carreadoras, as proteínas ferro-enxofre e citocromos.

Já na cadeia transportadora, os elétrons passam de molécula a molécula, fluindo em direção a um nível de energia mais baixo. Nesse processo, ocorre também o bombeamento de prótons da matriz mitocondrial, em eucariontes, para o espaço intermembranoso, formando um gradiente. Nos procariontes, o gradiente é formado por meio da membrana plasmática.

Esse gradiente apresenta uma energia potencial armazenada, que é utilizada na produção de ATP. Em seguida, os elétrons ligam-se ao oxigênio e a íons H⁺ (prótons), formando água.

• Quimiosmose

Na membrana interna da mitocôndria (eucariontes) e na membrana plasmática (procariontes), está presente um complexo enzimático, a ATP-sintase, que atua na produção de ATP. A ATP-sintase promove o retorno dos prótons no gradiente citado anteriormente, liberando energia, e utiliza essa energia para a produção de ATP, por meio da fosforilação do ADP. A fosforilação oxidativa produz um saldo energético de cerca de 26 a 28 moléculas de ATP.

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Respiração celular

Os seres vivos precisam de energia para o seu metabolismo. Essa energia, proveniente das moléculas dos alimentos, é liberada em processos que ocorrem de diferentes maneiras em organismos aeróbios e anaeróbios. Uma dos principais processos de obtenção de energia é a respiração celular, um processo aeróbio dividido em três etapas:

• Glicólise: etapa que inicia não apenas a respiração celular, mas também faz parte de outros processos, como a fermentação. Nela ocorre a degradação parcial da glicose e apresenta como saldo final duas moléculas com três átomos de carbono, denominadas piruvato, duas moléculas de NADH e duas moléculas de ATP.

• Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico: etapa em que ocorre a degradação total da glicose. Ao final, são produzidas seis moléculas de NADH, duas moléculas de FADH₂, duas moléculas de ATP e quatro moléculas de CO₂.

• Fosforilação oxidativa: etapa final do processo de respiração celular, na qual ocorre a maior produção de ATP. Ao final, são produzidas entre 26 e 28 moléculas de ATP.

A respiração celular apresenta um saldo energético de cerca de 32 moléculas de ATP, a maioria produzida na etapa de fosforilação oxidativa.