Fernando Galán Galán

Profesor Titular de Medicina
Especialista en Medicina Interna
Experto en Miopatía Mitocondrial del Adulto
Fibromialgía y Síndrome de Fatiga crónica
BLOG

CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES O CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL (continuación)

Publicado por en en Noticias
  • Tamaño de fuente: Mayor Menor
  • Visitas: 580
  • Imprimir

Flujo paso a paso de electrones a través de la cadena de transporte de electrones, desde NADH, succinato y FADH2 a O2.

Stepwise-flow-of-electrons.jpg

  • NADH → NAD + + H + + 2 e-
  • FADH2 →FAD + 2 H+ + 2 e-

Flujo paso a paso de electrones a través de la cadena de transporte de electrones desde NADH, succinato y FADH2 a O2 (flechas azules)

Cada uno de los cuatro complejos multiproteicos grandes en la cadena está ubicado en la membrana mitocondrial interna y contiene varios portadores de electrones específicos.

 La coenzima Q (CoQ) y el citocromo c transportan electrones entre los complejos.

  • Como lo muestra la escala redox, los electrones pasan en secuencia de los portadores con un potencial de reducción más bajo a aquellos con un potencial más alto (más positivo). De -400 mV a 800 mV
  • La escala de energía libre muestra la reducción correspondiente en energía libre cuando un par de electrones se mueve a través de la cadena.
  • El nivel de energía libre de los electrones cae desde aproximadamente 60 kcal / mol en NADH o 45 kcal / mol en FADH2, hasta aproximadamente 0 kcal / mol en agua.

RECORDAR

  • La oxidación es la pérdida de electrones.
  • La reducción es la ganancia de electrones

Cadena de reacciones redox (de oxidación y reducción)

8-13.jpg

 En esta representación de la cadena respiratoria, las moléculas que se indican: flavina mononucleótido (FMN), coenzima Q (CoQ) y los citocromos b, c, a y a3, son los principales transportadores de electrones de la cadena.

Los electrones transportados por la NADH entran en la cadena cuando son transferidos a la FMN, que entonces se reduce (azul). Casi instantáneamente, el FMN cede los electrones al CoQ. La FMN vuelve así a su forma oxidada (naranja), listo para recibir otro par de electrones, y la CoQ se reduce.

CoQ entonces pasa los electrones al siguiente aceptor, y vuelve a su forma oxidada. El proceso se repite en sentido descendente.

Los electrones, al pasar por la cadena respiratoria, van saltando a niveles energéticos sucesivamente inferiores.

Los electrones que son transportados por el FADH2 se encuentran en un nivel energético ligeramente inferior que los del NADH. En consecuencia, entran en la cadena de transporte más abajo, a la altura del Complejo II.

Los electrones finalmente son aceptados por el oxígeno, que se combina con protones (iones hidrógeno) en solución, y forman agua.

Nosotros respiramos porque necesitamos Oxígeno.

oxygen-infographic.gif

Los electrones son producidos durante le respiración celular.

El oxígeno acepta electrones (e-), combinándose después con protones (H+) para producir AGUA.

De la molécula de NADH, provienen 2 electrones, los cuales son transportados, por diferencia de potencial, a  lo largo del complejo I de la cadena respiratoria; al llegar al final de este complejo, los mismos electrones son transportados al complejo III.

nadh.jpg

Antes de que esto ocurra, los electrones provocan cambios conformacionales en las proteínas del Complejo I, lo que permite a 4 protones de la matriz mitocondrial pasar al espacio inter-membranoso.

Los electrones viajan a lo largo del Complejo III a través de una serie de proteínas, después pasan al último complejo de la cadena respiratoria, el complejo IV.

En el complejo III se liberan también 4 protones hacia el espacio intermembrana.

Por último, los mismos dos electrones del principio que pasaron al Complejo IV son donados por la última proteína de este complejo al aceptor final, que es el oxígeno. Pero también en el complejo IV se liberan solo 2 protones al espacio intermembrana y no 4 como ocurrió en los complejos C-I y C-III.

10_16.jpg

En total, durante todo el trayecto de los electrones por la cadena respiratoria, se liberan 10 protones al espacio inter-membrana, hecho de gran relevancia para la síntesis de ATP. 

La membrana mitocondrial interna es impermeable a los protones (H+).

La cadena transportadora de electrones no genera ATP

Entonces, ¿cómo se produce ATP?

Durante el movimiento de electrones a lo largo de la cadena de transporte de electrones, los protones se acumulan en el espacio inter-membrana al otro lado de la membrana mitocondrial interna. La acumulación de iones cargados, separados por una membrana no conductora, crea un voltaje.

La mitocondria se puede considerar como una BATERÍA que se carga por la cadena de transporte de electrones.

En otras palabras,

  • La cadena de transporte de electrones carga la batería
  • y la ATP sintasa la descarga y utiliza la energía para producir ATP.

Los detalles son muy complejos, pero el resultado final es críticamente importante ya que crea una separación de carga a través de la membrana.

 Piense en esto como un condensador o como una pequeña batería. La carga positiva ahora se almacena en un lado de la membrana y esta energía electroquímica ahora se puede usar para producir ATP. Este proceso también se denomina fuerza motriz del protón, lo que indica su capacidad para hacer el trabajo.

 bateria-1.png

 Bateria-2.png

El gradiente de protones generado por la oxidación de NADH y FADH2 se denomina fuerza motriz de protones.

ETC: NADH + ½O 2 + H ↔ H2O + NAD+   △G = -220.1 kJ / mol

                                                                                                                〉        Gradiente de protones

ATP Sin: ADP + Pi + H ↔ ATP + H 2º        DG = + 30.5 kJ/mol

                                                                                                                         Fuerza motriz de protones

 

La forma en que se generan grandes cantidades de ATP en nuestro cuerpo ocurre a través de una asombrosa máquina molecular, la ATP sintasa

ch10f8.jpg

La ATP sintasa es una maquinaria molecular que funciona como una turbina para convertir la energía almacenada en el gradiente de protones, en energía utilizada para la síntesis de ATP.

El flujo de protones por su gradiente electroquímico impulsa un rotor que se encuentra en la membrana. Se cree que los protones fluyen a través de una entrada abierta a un lado de la membrana y se unen a las subunidades del rotor

PROF. DR. FERNANDO GALAN