O ATP é regenerado nas mitocôndrias através de um processo chamado fosforilação oxidativa , que é o estágio final da respiração celular. Aqui está um colapso das etapas envolvidas:

1. Cadeia de transporte de elétrons: Os elétrons, transportados por NADH e FADH2, são passados ao longo de uma cadeia de complexos de proteínas incorporados na membrana mitocondrial interna. Esse movimento de elétrons libera energia, que é usada para bombear prótons (H+) da matriz mitocondrial através da membrana interna no espaço intermembranar.
2. Gradiente de prótons: O bombeamento de prótons cria um gradiente de concentração em toda a membrana interna - uma maior concentração de prótons no espaço intermembranar do que na matriz. Este gradiente representa energia potencial.
3. ATP sintase: Os prótons fluem de volta pela membrana interna, abaixo de seu gradiente de concentração, através de um complexo proteico chamado ATP sintase. Esse fluxo de prótons aciona a rotação de uma parte da molécula de ATP sintase, que por sua vez catalisa a fosforilação do ADP no ATP. Este processo é conhecido como quimiosmose .

Aqui está uma analogia simplificada:

Imagine uma roda d'água. A água fluindo por uma cachoeira (gradiente de prótons) gira a roda (ATP sintase). Essa ação de fiação gera energia, que pode ser usada para alimentar outros processos (produção de ATP).

No geral, o processo de regeneração de ATP nas mitocôndrias pode ser resumido como:

* combustível (glicose, ácidos graxos, etc.) é quebrado para produzir elétrons (NADH e FADH2) e prótons (H+).
* Cadeia de transporte de elétrons: Os elétrons são passados ao longo de uma cadeia de proteínas, liberando energia para bombear prótons através da membrana interna.
* Gradiente de prótons: O gradiente de prótons leva o movimento de prótons de volta pela membrana interna através da ATP sintase.
* Síntese de ATP: Este movimento alimenta a fosforilação do ADP para ATP.

Em essência, a energia liberada do movimento de elétrons através da cadeia de transporte de elétrons é usada para criar um gradiente de prótons, que é então usado para dirigir a síntese de ATP. Esse processo é altamente eficiente, com cada molécula de glicose potencialmente produzindo até 38 moléculas de ATP.