gradiente de prótons

Durante a fosforilação oxidativa, os elétrons doados pelo NADH e pelo FADH2 passam pelos Complexos I, III e IV da cadeia transportadora de elétrons, na membrana mitocondrial interna. À medida que os elétrons fluem, esses complexos bombeiam prótons (H+) da matriz mitocondrial para o espaço intermembranoso, criando um gradiente de prótons, que é ao mesmo tempo um gradiente químico de concentração e uma diferença de potencial elétrico (lado da matriz negativo). Esse gradiente eletroquímico combinado é chamado de força próton-motriz. Os prótons retornam a favor de seu gradiente para a matriz através da ATP sintase (Complexo V), e esse fluxo impulsiona a catálise rotacional que fosforila o ADP em ATP (acoplamento quimiosmótico, segundo a teoria de Peter Mitchell). Agentes desacopladores, como o 2,4-dinitrofenol (DNP), e proteínas desacopladoras endógenas (p. ex., termogenina/UCP1 no tecido adiposo marrom) dissipam o gradiente de prótons ao permitir que o H+ retorne à matriz sem passar pela ATP sintase, gerando calor em vez de ATP (termogênese sem tremor) e podem causar hipertermia em caso de superdosagem. A oligomicina inibe diretamente a ATP sintase, causando acúmulo do gradiente de prótons e inibição de toda a CTE. O cianeto e o CO inibem o Complexo IV, impedindo que o oxigênio aceite elétrons e interrompendo o bombeamento de prótons. Esse conceito é de alto rendimento para compreender a fosforilação oxidativa, as toxinas mitocondriais e os venenos metabólicos no Step 1, bem como correlações clínicas como a hipertermia maligna e os distúrbios metabólicos.