A fosforilação oxidativa é o estágio final da respiração celular, ocorrendo na membrana mitocondrial interna. Ela usa a energia liberada pela cadeia de transporte de elétrons para impulsionar a síntese de ATP, produzindo a grande maioria da energia celular.

Como Funciona a Fosforilação Oxidativa

A Cadeia de Transporte de Elétrons

O NADH e o FADH2 provenientes da glicólise e do ciclo do ácido cítrico doam elétrons para complexos proteicos embutidos na membrana mitocondrial interna. Estes complexos (Complexo I ao IV) passam elétrons através de uma série de reações redox, cada uma com um potencial de redução progressivamente maior.

Bombeamento de Prótons

À medida que os elétrons se movem através da cadeia, a energia liberada é usada para bombear prótons (H+) da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar. Os Complexos I, III e IV contribuem para a construção deste gradiente de prótons. O resultado é uma alta concentração de prótons no espaço intermembranar e uma baixa concentração na matriz.

A Força Próton-Motriz

O gradiente eletroquímico criado pela diferença de concentração de prótons e o potencial de membrana é chamado de força próton-motriz. Esta força armazena energia potencial, como água atrás de uma barragem.

Síntese de ATP

Os prótons fluem de volta para a matriz através da ATP sintase (Complexo V), uma turbina molecular. À medida que os prótons passam através da enzima, ela gira, impulsionando a fosforilação do ADP em ATP. Aproximadamente três a quatro moléculas de ATP são produzidas por cada dez prótons que fluem.

Oxigênio como Aceptor Final de Elétrons

O oxigênio é o aceptor final de elétrons no Complexo IV. Ele aceita elétrons e combina-se com prótons para formar água. Sem oxigênio, a cadeia de transporte de elétrons para, e a fosforilação oxidativa cessa.

Rendimento de ATP

A oxidação completa de uma molécula de glicose produz aproximadamente 30–32 moléculas de ATP através da fosforilação oxidativa, superando em muito os 2 ATP produzidos apenas pela glicólise.