Fosforilação oxidativa

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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.

Veja também: Fotossíntese: transformação da energia luminosa em energia química

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.

A fosforilação oxidativa acontece por meio de dois processos, o transporte de elétrons e a quimiosmose.
A fosforilação oxidativa acontece por meio de dois processos, o transporte de elétrons 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.

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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.

Em organismos eucariontes, a fosforilação oxidativa acontece na membrana interna das mitocôndrias.
Em organismos eucariontes, a fosforilação oxidativa acontece na membrana interna das mitocôndrias.
  • 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.

Veja também: Transporte passivo pela membrana plasmática

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. 

Por Helivania Sardinha dos Santos

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