O gradiente de prótons (também conhecido como força motriz de prótons) é estabelecido através da membrana plasmática das células bacterianas e da membrana mitocondrial interna das células eucarióticas durante a fosforilação oxidativa. O gradiente de prótons fornece a força motriz para vários processos celulares, incluindo a síntese de ATP.

Aqui está uma visão geral de como o gradiente de prótons é estabelecido:

1. Cadeia de transporte de elétrons:
- Durante a respiração celular (metabolismo aeróbico), os elétrons do NADH e FADH2 são passados ​​ao longo da cadeia de transporte de elétrons (ETC) localizada na membrana plasmática dos procariontes ou na membrana mitocondrial interna dos eucariotos.

2. Bombeamento de prótons:
- À medida que os elétrons se movem através dos complexos proteicos do ETC, é liberada energia, que é usada para bombear prótons (H+) da matriz (nas mitocôndrias) ou do citoplasma (nas bactérias) para o espaço intermembrana (mitocôndrias) ou para o espaço periplasmático ( bactérias).
- As bombas de prótons (complexos I, III e IV nas mitocôndrias; complexos I e II nas bactérias) utilizam a energia da transferência de elétrons para transportar prótons através da membrana, criando um gradiente de prótons.

3. Acumulação de prótons:
- A cadeia de transporte de elétrons bombeia prótons para fora da matriz mitocondrial ou do citoplasma bacteriano, resultando em um acúmulo de prótons no espaço intermembranar (mitocôndrias) ou no espaço periplasmático (bactérias).

4. Gradiente eletroquímico:
- O gradiente de prótons estabelecido através da membrana possui dois componentes:um componente elétrico devido à separação de cargas (negativo no interior, positivo no exterior) e um gradiente de concentração química devido à maior concentração de prótons no espaço intermembranar ou no espaço periplasmático.

5. Síntese de ATP:
- O gradiente de prótons gerado pela cadeia de transporte de elétrons impulsiona a síntese de ATP através da ATP sintase, que é um complexo enzimático ligado à membrana.
- Os prótons fluem ao longo do gradiente eletroquímico através da ATP sintase, fornecendo a energia necessária para a enzima fosforilar o ADP em ATP.

Ao utilizar a energia liberada durante o transporte de elétrons, o gradiente de prótons atua como um reservatório de energia, alimentando a síntese de ATP através da ATP sintase. Este processo de fosforilação oxidativa é crucial para a geração de energia celular na forma de ATP, apoiando vários processos que requerem energia dentro das células.