Em relação a fosforilaçăão oxidativa ou cadeia de transporte dee elétrons, reponda os itens abaixo:
a) Resuma os principais argumentos da hipótese quimiosmótica ou acoplamento quimiosmotico
b) Porque a produção de ATP depende da membrana mitocondrial interna?
c) Decreva o papel da ATPsintase na fosforilação oxidativa.
a) Resuma os principais argumentos da hipótese quimiosmótica ou acoplamento quimiosmotico
b) Porque a produção de ATP depende da membrana mitocondrial interna?
c) Decreva o papel da ATPsintase na fosforilação oxidativa.
Passo 1
O enunciado pede para discutir a fosforilação oxidativa (cadeia respiratória mitocondrial) em três pontos:
- a) resumir a hipótese quimiosmótica;
- b) explicar por que a síntese de ATP depende da membrana mitocondrial interna;
- c) descrever o papel da ATPsintase.
Para isso vamos precisar entender como o transporte de elétrons gera um gradiente de prótonse como esse gradiente é convertido em energia livre para formar ATP.
Passo 2
A hipótese quimiosmótica de Peter Mitchell propõe que:
- À medida que os elétrons fluem pelos complexos I, III e IV da cadeia respiratória, prótons são bombeados da matriz mitocondrial para o espaço intermembrana.
- Esse bombeamento gera um gradiente eletroquímico de prótons, descrito pela força próton-motriz
, que combina diferença de potencial elétrico e diferença de pH . - A energia acumulada em
não é liberada diretamente como calor nem usada por cofatores solúveis, mas sim canalizada por um único acoplador—a ATPsintase (Complexo V)—que permite o refluxo controlado de prótons para matriz. - Esse fluxo de prótons através da ATPsintase fornece a energia livre necessária para a fosforilação de
em .
Passo 3
A produção de ATP depende da membrana mitocondrial interna porque ela:
- É impermeável a prótons, permitindo o estabelecimento e manutenção do gradiente eletroquímico
. - Abriga os complexos I–IV (que bombeiam prótons) e o Complexo V (ATPsintase), garantindo proximidade física para acoplamento eficiente.
- Apresenta cristas que aumentam a área de superfície, otimizando a quantidade de sítios geradores de gradiente e de ATPsintase disponíveis.
Passo 4
A ATPsintase (Complexo V) atua como o motor molecular que converte a energia do gradiente de prótons em ATP:
- O domínio
, transmembranar, forma um canal por onde os prótons retornam rumo à matriz, fazendo girar seu rotor interno. - O domínio
, exposto à matriz, contém sítios catalíticos que, ao girar, promovem a condensação
- A rotação induzida por cada próton muda a conformação dos sítios do
, executando a “síntese rotacional” de ATP e liberando moléculas de ATP livres para as reações celulares.
Resposta
a) A hipótese quimiosmótica propõe que o transporte de elétrons pelos complexos I, III e IV bombeia prótons da matriz para o espaço intermembrana, criando um gradiente eletroquímico
que é a forma de acoplamento entre oxidação e síntese de ATP. A energia desse gradiente é utilizada pela ATPsintase para gerar ATP.
b) Porque somente a membrana mitocondrial interna é impermeável a prótons e concentra os complexos de transporte de elétrons e a ATPsintase, permitindo estabelecer e usar o gradiente de prótons.
c) A ATPsintase (Complexo V) usa o fluxo de prótons de volta à matriz através de seu canal
para girar o domínio
, cuja rotação induz a fosforilação de
em
por mudança conformacional dos sítios ativos.