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Quimiosmose

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de quimiosmose

A quimiosmose é quando os íons se movem por difusão em uma membrana semi-permeável, como a membrana dentro das mitocôndrias. Os íons são moléculas com uma carga elétrica líquida, como Na+, Cl–, ou especificamente na quimiosmose que gera energia, H+. Durante a quimiosmose, os íons descem um gradiente eletroquímico, que é um gradiente de potencial eletroquímico (uma forma de energia potencial). Como a quimiosmose é um tipo de difusão, os íons se movem através de uma membrana de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração. Os íons também se movem para equilibrar a carga elétrica em uma membrana.

Função da quimiosmose

A quimiosmose está envolvida na produção de trifosfato de adenosina (ATP), que é a molécula principal usada para energia pela célula. Nos eucariotos, o ATP é produzido através do processo de respiração celular nas mitocôndrias. Primeiro, as moléculas NADH e FADH2, obtidas do ciclo do ácido cítrico, passam elétrons pela cadeia de transporte de elétrons, que libera energia. Essa energia permite que os prótons (H+) viajam por um gradiente de prótons via quimiosmose. Por sua vez, isso fornece a energia para a enzima ATP sintase fazer ATP. O fluxo desses prótons no gradiente gira o rotor e o caule da ATP sintase, o que possibilita que um grupo fosfato se junte ao difosfato de adenosina (ADP), formando ATP. A produção de ATP durante a respiração é chamada de fosforilação oxidativa. Através de oxigênio e glicose, o ATP é finalmente criado através da fosforilação do ADP. Na respiração aeróbica, 38 moléculas de ATP são formadas por molécula de glicose. Como a quimiosmose desempenha um papel na criação de ATP durante esse processo, sem quimiosmose, os organismos não seriam capazes de produzir a energia necessária para viver.

A idéia de que o ATP é sintetizada através da quimiosmose foi proposta pela primeira vez em 1961 pelo Dr. Peter D. Mitchell. Na época, isso era controverso, porque era mais amplamente aceito que havia alguma molécula intermediária que armazenava energia da cadeia de transporte de elétrons. No entanto, uma molécula intermediária nunca foi encontrada e, eventualmente, pesquisas mostraram que a teoria da quimiosmose estava correta. Mais tarde, Mitchell ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1976 por suas contribuições para a ciência.

Essas imagens mostram, geralmente, íons que se movem de alta para baixa concentração durante a quimiosmose.

Exemplos de quimiosmose

Embora a quimiosmose seja geralmente definida como o movimento de íons em uma membrana, ela é realmente usada apenas no contexto de falar sobre o movimento de íons H+ durante a produção de ATP. O método mais comum envolvendo quimiosmose na produção de ATP é a respiração celular nas mitocôndrias, cujo processo é discutido acima. Todos os organismos eucarióticos têm mitocôndrias, de modo que a quimiosmose está envolvida na produção de ATP através da respiração celular na grande maioria dos diferentes tipos de organismos, de animais a plantas e fungos e protistas. No entanto, embora os archaea e as bactérias não tenham mitocôndrias, elas também usam quimiosmose para produzir ATP através da fotofosforilação. Esse processo também envolve uma cadeia de transporte de elétrons, gradiente de prótons e quimiosmose de H+, mas ocorre em toda a membrana interna da bactéria ou Archaeon, uma vez que não têm mitocôndrias.

As plantas produzem ATP durante a fotossíntese no cloroplasto, além do ATP que geram através da respiração celular nas mitocôndrias. O processo é novamente semelhante: durante a fotossíntese, a energia luminosa excita elétrons, que fluem por uma cadeia de transporte de elétrons, que por sua vez permite que os íons H+ viajam através de uma membrana no cloroplasto. Algumas bactérias, como cianobactérias, também usam fotossíntese.

As semelhanças entre esses métodos de produção de ATP são mais do que apenas coincidência; Pensa-se que as mitocôndrias e os cloroplastos evoluíram a partir de bactérias de vida livre. Essa teoria é chamada de teoria endossimbiótica. Essa teoria levanta a hipótese de que isso tinha relações simbióticas com outras células, ajudando -as produzindo energia em troca de um local para viver dentro da célula. Com o tempo, essas bactérias se tornaram inextricáveis das células em que residiam. O fato de que as mitocôndrias e os cloroplastos têm seu próprio DNA, separado, apóia essa idéia. É por isso que a quimiosmose é usada geralmente da mesma maneira se o ATP está sendo produzido em uma mitocôndria, cloroplasto ou bactéria.

Termos de biologia relacionados

  • Glicose – um açúcar simples que tem um papel importante no metabolismo e na produção de energia.
  • Trifosfato de adenosina (ATP) – A molécula principal usada para energia nas células.
  • Ion – uma molécula com uma carga elétrica líquida devido à obtenção ou perda de um elétron.
  • Difusão – Movimento de moléculas de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração.

Questionário

1. Qual organismo não tem mitocôndrias? A. Humano B. Mushroom C. Bactérias D. Fern

Resposta à pergunta nº 1

C está correto. As bactérias não têm mitocôndrias. No entanto, eles ainda produzem energia por um processo semelhante envolvendo quimiosmose. Pensa-se que as mitocôndrias realmente evoluíram de bactérias que antes eram de vida livre; Essa teoria é chamada de teoria endossimbiótica.

2. Chemiosmose envolvendo que íons faz parte do processo de geração de ATP? A. Na+ B. H+ C. Cl – D. H–

Resposta à pergunta nº 2

B está correto. Durante a respiração celular, os prótons (H+) viajam por um gradiente de prótons por quimiosmose. Isso faz com que a enzima ATP sintase gire e junte -se a um grupo fosfato ao difosfato de adenosina (ADP), formando ATP. A opção D, H-, refere -se a elétrons, que também estão envolvidos na produção de ATP, mas viajam pela cadeia de transporte de elétrons, não através da quimiosmose.

3. A quimiosmose pode ocorrer em que organelas celulares? A. mitocôndrio B. cloroplasto C. núcleo D. opções A e B

Resposta à pergunta nº 3

D está correto. A quimiosmose ocorre nas mitocôndrias durante a respiração celular e em cloroplastos durante a fotossíntese. Ambos os processos geram ATP.

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