Como o ADP é convertido em ATP durante a quimiosmose na mitocôndria

O ATP (trifosfato de adenosina) molécula é usada por organismos vivos como fonte de energia. As células armazenam energia em ATP adicionando um grupo fosfato a ADP (difosfato de adenosina).

A quimiosmose é o mecanismo que permite às células adicionar o grupo fosfato, mudando ADP para ATP e armazenando energia na ligação química extra. Os processos gerais do metabolismo da glicose e respiração celular constituem a estrutura dentro da qual a quimiosmose pode ocorrer e permitem a conversão de ADP em ATP.

O ATP é uma molécula orgânica complexa que pode armazenar energia em suas ligações de fosfato. Ele funciona junto com o ADP para alimentar muitos dos processos químicos nas células vivas. Quando uma reação química orgânica precisa de energia para começar, o terceiro grupo fosfato do Molécula de ATP pode iniciar a reação ligando-se a um dos reagentes. A energia liberada pode quebrar algumas das ligações existentes e criar novas substâncias orgânicas.

Por exemplo, durante

Em alguns casos, o grupo fosfato ATP atua como uma espécie de ponte. Ele se liga a uma molécula orgânica complexa e enzimas ou hormônios se ligam ao grupo fosfato. A energia liberada quando a ligação fosfato do ATP é quebrada pode ser usada para formar novas ligações químicas e criar as substâncias orgânicas necessárias à célula.

A respiração celular é o processo orgânico que alimenta as células vivas. Nutrientes como a glicose são convertidos em energia que as células podem usar para realizar suas atividades. As etapas de respiração celular são como segue:

1. Glicose no sangue se difunde dos capilares para as células.
2. A glicose é dividida em duas moléculas de piruvato no citoplasma da célula.
3. As moléculas de piruvato são transportadas para dentro da célula mitocôndria.
4. O ciclo do ácido cítrico decompõe as moléculas de piruvato e produz moléculas de alta energia NADH e FADH₂.
5. O NADH e FADH₂moléculas alimentam as mitocôndrias cadeia de transporte de elétrons.
6. O cadeia de transporte de elétronsA quimiosmose produz ATP por meio da ação da enzima ATP sintase.

A maioria das etapas de respiração celular ocorre dentro da mitocôndria de cada célula. As mitocôndrias têm uma membrana externa lisa e uma membrana interna fortemente dobrada. As principais reações ocorrem através da membrana interna, transferindo material e íons do matriz dentro da membrana interna para dentro e para fora do espaço intermembranar.

A cadeia de transporte de elétrons é o segmento final de uma série de reações que começa com glicose e termina com ATP, dióxido de carbono e água. Durante as etapas da cadeia de transporte de elétrons, a energia de NADH e FADH₂ é usado para bombear prótons através da membrana mitocondrial interna para o espaço intermembranar. A concentração de prótons no espaço entre as membranas mitocondriais interna e externa aumenta e o desequilíbrio resulta em um gradiente eletroquímico através da membrana interna.

A quimiosmose ocorre quando um força motriz de prótons faz com que os prótons se difundam através de uma membrana semipermeável. No caso da cadeia de transporte de elétrons, o gradiente eletroquímico através da membrana mitocondrial interna resulta em uma força motriz de prótons sobre os prótons no espaço intermembrana. A força atua para mover os prótons de volta através da membrana interna, para a matriz interna.

Uma enzima chamada ATP sintase está embutido na membrana mitocondrial interna. Os prótons se difundem através da ATP sintase, que usa a energia da força motriz do próton para adicionar um grupo fosfato às moléculas de ADP disponíveis na matriz dentro da membrana interna.

Desta forma, as moléculas de ADP dentro da mitocôndria são convertidas em ATP no final do segmento da cadeia de transporte de elétrons do processo de respiração celular. As moléculas de ATP podem sair da mitocôndria e participar de outras reações celulares.