Por Christopher Robison Atualizado em 30 de agosto de 2022

A cadeia de transporte de elétrons (ETC) é a força motriz das células aeróbicas, conduzindo a maior parte da síntese de ATP através de uma série de reações redox fortemente acopladas. À medida que os elétrons se movem ao longo da membrana mitocondrial interna, os prótons são bombeados para o espaço intermembrana, estabelecendo uma força motriz de prótons (PMF). O PMF então alimenta a ATP sintase, convertendo ADP e fosfato inorgânico na moeda energética universal da célula.

O ciclo do ácido cítrico alimenta a ETC

No centro do ETC estão os doadores de elétrons succinato e nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADH). Estes são produzidos durante o ciclo do ácido cítrico (CAC), o centro metabólico que oxida carboidratos, gorduras e proteínas em piruvato e acetil-CoA. Cada volta do CAC gera seis moléculas de NADH e uma de succinato, ligando diretamente o fluxo metabólico ao fornecimento de elétrons para o ETC.

NADH e FADH₂

Dentro da matriz mitocondrial, NAD ⁺ aceita um próton e dois elétrons para formar NADH. O Complexo I localizado na matriz (NADH desidrogenase) transfere esses elétrons para a ubiquinona, bombeando simultaneamente quatro prótons através da membrana e reforçando o PMF. Uma via paralela envolve dinucleotídeo flavina adenina (FADH₂ ), que doa elétrons para o Complexo II (succinato desidrogenase) sem bombeamento de prótons, mas ainda alimenta elétrons na cadeia.

Succinato e QH₂

Durante o CAC, o succinato é oxidado a fumarato, gerando FADH₂ que reduz a ubiquinona a ubiquinol (QH₂ ). QH₂ em seguida, alimenta o Complexo III (complexo citocromo bc1), que bombeia prótons adicionais e passa elétrons para o Complexo IV (citocromo c oxidase). O complexo IV completa o processo transferindo elétrons para o oxigênio, o aceptor terminal da cadeia.

Oxigênio como aceitador terminal de elétrons

O oxigênio é indispensável para a produção eficiente de ATP. Aceita elétrons no Complexo IV, ficando reduzido a água e consumindo prótons no processo. Na ausência de oxigênio, as células recorrem a vias anaeróbicas que produzem muito menos moléculas de ATP.

Síntese de ADP, Pi e ATP

O ponto culminante do ETC é a síntese do ATP. O PMF conduz os prótons de volta à matriz por meio da ATP sintase, com uma estimativa de 3,5 prótons necessários por ATP formado. O ADP e o fosfato inorgânico (Pi) são importados para a matriz, e a energia do fluxo de prótons impulsiona sua fosforilação, produzindo ATP que alimenta praticamente todos os processos celulares.