Em termos bioquímicos, por que o oxigênio é essencial para a produção eficiente de ATP nas mitocôndrias?
Passo 1
O enunciado pede para entender, em termos bioquímicos, por que o oxigênio é essencial para a produção eficiente de ATP nas mitocôndrias. O conteúdo é respiração celular, especialmente a cadeia de transporte de elétrons (CTE), o papel do oxigênio como aceitador final de elétrons e a síntese de ATP via ATP sintase.
Passo 2
Na matriz mitocondrial, reações do ciclo de Krebs geram os co-fatores reduzidos
e
. Esses transportadores doam elétrons para a CTE, um conjunto de complexos proteicos na membrana interna. À medida que os elétrons passam pelos complexos I, III e IV, a energia liberada é usada para bombear prótons
da matriz para o espaço intermembrana, criando um gradiente eletroquímico (força próton-motriz).
Passo 3
O oxigênio
atua no complexo IV da CTE como aceitador final dos elétrons. A reação global no complexo IV é, em termos simplificados:
Sem , os elétrons não têm para onde ir, o fluxo pela CTE estagna,
e
não se reoxida e o bombeamento de prótons cessa. Isso faz com que o gradiente eletroquímico desapareça.
Sem
Passo 4
O gradiente de prótons é a “bateria” que alimenta a ATP sintase: quando os prótons retornam à matriz pelo canal da ATP sintase, sua energia potencial é convertida em ligações de alta energia do ATP, sintetizando cerca de 26–28 moléculas de ATP por glicose oxidada. Se não houver
, a célula recorre à fermentação ou outras vias anaeróbias que regeneram
mas rendem apenas 2 ATP por glicose, muito menos eficiente.
Resposta
O oxigênio é essencial porque, ao aceitar os elétrons no final da cadeia de transporte, mantém o fluxo de elétrons e o bombeamento de prótons, estabelecendo o gradiente eletroquímico que impulsiona a ATP sintase. Sem
, a fosforilação oxidativa para e a produção de ATP cai de ~30 ATP (aeróbico) para apenas 2 ATP (anaeróbico).