Respiração celular - Teoria quimiosmótica

A teoria quimiosmótica, postulada em 1961 por Peter Mitchel permite explicar de que forma o transporte de eletrões ao longo da cadeia respiratória mitocondrial está relacionado com a síntese de ATP. Na realidade, à medida que os eletrões vão atravessando os complexos da cadeia respiratória, eles vão estar como que a descer uma “escadaria energética”, passando sempre gradualmente para um nível energético inferior. Por outras palavras, vão sendo libertadas pequenas quantidades de energia, que individualmente não têm grande utilidade para a célula. No entanto, parte dessa energia é utilizada para bombear protões para o espaço intermembranar, ou seja, parte da energia libertada é conservada sob a forma de um gradiente de H+. Este gradiente permite a acumulação de uma grande quantidade de energia, pois trata-se de um gradiente eletroquímico. É um gradiente químico, pois estamos a falar de uma assimetria de concentrações de H+ entre os dois lados da membrana interna. Mas é simultaneamente um gradiente elétrico, pois gera-se uma assimetria de cargas. O H+ é bombeado para o espaço intermembranar sem o envio de nenhum contra-ião, ou seja, vão-se acumular cargas positivas no espaço intermembranar, quando comparado com a matriz que se torna mais negativa. A esta altura muitos devem estar a perguntar “Mas qual é a utilidade desse processo? Para que é que a célula precisa de um gradiente de H+?” A teoria quimiosmótica explica exatamente isso!

Além dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial, existe também uma enzima membranar (localizada na membrana interna), designada por ATP sintase mitocondrial (mais informações sobre esta enzima aqui). Além da subunidade catalítica, esta enzima possui uma subunidade que funciona como um poro transmembranar para a passagem de protões. Portanto a ideia é simples… os protões que se vão acumulando no espaço intermembranar, vão atravessar a membrana interna através desse poro, e como esse transporte ocorre a favor do gradiente eletroquímico, ocorre libertação de energia. Essa energia é utilizada pela ATP sintase mitocondrial para produzir ATP.