Quimiosmose

O que é isso?

A quimiosmose pode ser definida como a difusão de íons por meio de um tipo de membrana permeável. Não entendeu nada? Calma, vamos explicar melhor.

Para que algumas atividades, consideradas vitais, do nosso organismo aconteçam é necessário energia, e, essa energia a qual estamos nos referindo vêm de uma molécula denominada ATP (Trifosfato de Adenosina). Podemos dizer que a ATP armazena energia.

Mas, para que a ATP exista a quimiosmose é necessária. O processo que ocorre é o seguinte: diversas reações químicas e orgânicas acontecem dentro do Citosol (substância líquida responsável pelo preenchimento do citoplasma). A energia que tem origem em processos de oxidação parcial das moléculas abundantes em energia são então utilizadas para constituir a ATP. Todo esse processo basicamente funciona através da passagem dos íons pelas membranas, denominado quimiosmose, ou mesmo, acoplamento quimiosmótico.

Teoria da quimiosmose

A teoria da quimiosmose foi proposta no ano de 1961 por Peter D. Mitchell, de acordo com esta hipótese grande parte da síntese de ATP na respiração celular viria de um “gradiente eletroquímico” constituído, em ambos os lados, de um tipo de membrana interna mitocondrial.

A hipótese criada e defendida por Peter D. Mitchell não foi bem aceita no meio acadêmico por tratar o assunto de maneira “radical” demais. Diversos estudiosos acreditavam que existia um tipo de intermediário responsável por estabilizar a energia potencial, tal teoria pode ser classificada como algo mais conservador.

Contudo, até hoje, nenhum indício a respeito do intermediário estável foi encontrado. Além disso, diversos são os fatos que apontam para a teoria de Mitchell ser válida. Tanto é que no ano de 1978 Peter Mitchell levou o prêmio Nobel de Química com sua “Teoria Quimiosmótica”.

Acoplamento quimiosmótico

Já o fenômeno denominado “acoplamento quimiosmótico” acontece em dois momentos diferentes. Vamos a cada um.

Primeira fase: Neste momento os elétrons – originários do rompimento oxidativo dos açúcares – que estão carregados de energia começam a mudar de lugar em função do transporte de elétrons realizado na membrana. Essa mudança de elétrons, para lá e para cá, acaba por liberar uma grande quantidade de energia, que por sua vez é usada para que os prótons sejam bombeados através de uma membrana, gerando o que denominamos no início deste artigo, de “gradiente eletroquímico”.

É este gradiente eletroquímico de prótons que causa o deslocamento do meio hipotônico (menor concentração de determinada substância) até o hipertônico (aquele com concentração de determinado soluto maior se comparado a outro meio).

Devido a todas essas atividades boa parte da energia fica armazenada podendo ser oferecida ao organismo para realização de qualquer atividade.

Segunda fase: Neste momento o refluxo dos prótons (H+ que tem sua origem na água) sofrem uma síntese que catalisa o ATP dependente da energia, tudo isso, partindo de ADP e fosfato orgânico. Com isso, é possível direcionar a produção de ATP por meio dos gradientes de prótons.

Além do que aqui já foi mencionado, há algumas situações em que o gradiente eletroquímico auxilia a direcionar algumas “máquinas proteicas”. Por exemplo, nos eucariontes (tema já discutido em outros artigos deste mesmo site) algumas proteínas especiais são responsáveis por levar o fluxo de H+ aos transportes metabólicos específicos, fazendo com que estes se movam para dentro e para fora das organelas.

Já nas bactérias, este gradiente tem a capacidade de conduzir muito mais substâncias do que apenas a ATP. Portanto, além do armazenamento de energia, e também, o transporte, ações como a rápida movimentação do flagelo – que possibilita a locomoção da bactéria – também podem ser observadas.

A quimiosmose em determinados organismos

Como mencionado no tópico anterior, há determinadas situações – ou mesmo em determinados tipos de organismo – que a quimiosmose acaba apresentando outras funções que não apenas o armazenamento de energia, ou mesmo o transporte.

Nas plantas, por exemplo, as reações de fotossíntese podem produzir energia por quimiosmose (a função mais comum, como já visto anteriormente). Durante a fotossíntese a substância clorofila perde alguns de seus elétrons devido à reação ocasionada pela luz solar, tais elétrons se transportam por um tipo de “cadeia” resultando em um “gradiente eletroquímico”, o qual vai fornecer energia para produção de ATP. A este processo podemos denominar “fotofosforilação”.

Já nas mitocôndrias a respiração celular é realizada através do catabolismo da glicose. Algumas moléculas acabam por apresentar um alto teor de energia, logo, estas moléculas serão as responsáveis por transferir elétrons para um tipo de cadeia, a qual será acionada para sintase da ATP. No caso das mitocôndrias podemos denominar o processo onde ocorre a quimiosmose de “fosforilação oxidativa”.

Como já mencionado também as bactérias procariontes irão realizar a quimiosmose a partir de outros processos.

Cabe salientar que apesar de todas as discussões em torno da “Teoria Quimiosmótica” de Peter D. Mitchell esta ainda é a hipótese mais aceita e utilizada nos estudos de difusão de íons e também sintase de ATP.