Cadena respiratoria - Biología.
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CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES y QUIMIÒSMOSIS
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CADENA TRANSPORTADORA DE
ELECTRONES y QUIMIÒSMOSIS
1. A continuación se considera el destino de todos los electrones extraídos de una molécula de glucosa durante la glucólisis, la formación de acetil- CoA y el ciclo de Krebs.
2. Recuérdese que estos electrones se transfirieron como parte de átomos de hidrógeno a los aceptores NAD y FAD, con la formación de NADH y FADH2
3. Tales compuestos reducidos entran en este punto en la CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES, donde los electrones de alta ene4rgía de sus átomos de hidrógeno se transfieren de una molécula aceptora a otra
4. Al ocurrir esta transferencia de electrones en una serie de reacciones exergónicas, parte de su energía se utiliza para impulsar la síntesis de ATP, un proceso endergónico.
5. Como esta síntesis (por fosforilación del ADP) está acoplada a las reacciones redox en la cadena de transporte de electrones, todo el proceso se conoce como FOSFORILACIÓN OXIDATIVA.
LA CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES LOS TRANSFIERE DE NADH y FADH2 AL OXÍGENO
La cadena de transporte de electrónico consiste en una serie de portadores de electrones incluida en la membrana mitocondrial interna de los eucariotes, y en la membrana plasmática de los procariotes.
Como el NADH y el FADH2 cada transportador puede encontrarse en una forma oxidada o una reducida. Los electrones pasan por la cadena de transporte en una serie de reacciones redox.
En la cadena de transporte de electrones cada molécula aceptora se reduce cuando capta electrones y se oxida cuando los cede.
Los electrones que entran en la cadena tienen un contenido energético relativamente alto, y pierden parte de esta energía en cada paso según van pasando por la cadena transportadora de electrones.
Se representa la disminución del potencial redox a medida que los electrones pasan desde el NADH hacia el O2. Se indica también el cambio de energía
libre, cada segmento coloreado indica que se libera energía suficiente para que se forme una molécula de ATP.
Cit C
La Cadena Respiratoria. Oxidación del FADH2 (animación).
2ATP2ADP
FADH2
FAD+
+
+
+
Co
mp
. III
e e
+
+
Co
mp
.IV
e e
e e
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
UQ
e e
e e
II
+
+
Cit C
La Cadena Respiratoria. Oxidación del NADH
3ATP3ADP
NADH
NAD+
+
+
Co
mp
. I
+
+
Co
mp
. III
e e
+
+
Co
mp
.IV
e e
e e
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
UQ
e e
e e
Algunos miembros de la cadena de transporte de electrones son:
• Mononucleótido de flavina (FMN )
•El lípido la ubiquinona (también llamado coenzima Q o CoQ),
•Diversas proteínas de hierro- azufre, y un grupo de proteínas estrechamente relacionadas que contienen hierro denominadas citocromos.
La cadena transportadora de electrones de la membrana mitocondrial interna está formada por cuatro grandes complejos o grupos de aceptores característicos:
COMPLEJO 1 ( NADH-ubiquinona oxidoreductasa) acepta los electrones de las moléculas de NADH producidas durante la glucoisis, la formación de acetil-CoA y el ciclo del ácido cítrico.
COMPLEJO 2 (succinato-ubiquinona reductasa) acepta electrones de las moléculas de FADH2 producidas durante el ciclo del ácido cítrico.
“Ambos complejos originan el mismo producto, ubiquinona reducida, que es el sustrato del
COMPLEJO 3 ( ubiquinona-citocromo oxidoreductasa) , este complejo acepta electrones de la ubiquinona reducida y se los pasa al citocromo c.
COMPLEJO 4 (citocromo c oxidasa) acepta electrones del citocromo c y los utiliza para reducir al oxígeno molecular y formar agua. De esta forma simultánea, los electrones se unan con protones del medio circundante para formar hidrógeno, y la reacción química entre hidrógeno y oxígeno produce agua.
Se muestra la secuencia de los transporta electrónicos
que oxidan el succinato y los
sustratos ligados al NAD
en la membrana
interna
Dado que el oxígeno e el aceptor final de electrones en la cadena de transporte, los organismos con respiración aerobia precisan de él. Qué ocurre cuando las células aerobias estrictas se ven privadas de este gas?? Si no hay oxígeno disponible para aceptados, el último citocromo de la cadena conserva sus electrones. Cuando esto ocurre, cada molécula aceptora de la cadena también retiene sus electrones (permanece en su estado reducido), la cadena completa se bloquea incluso hasta el NADH. Dado que la fosforilación oxidativa está acoplada al transporte de electrones , no se producen moléculas de ATP por medio de esta cadena. La mayor parte de las células de organismos pluricelulares no pueden sobrevivir mucho tiempo sin oxígeno , porque la pequeña cantidad de ATP que producen sólo con la glucólisis es insuficiente para sostener los procesos biológicos.
La falta de oxígeno no es el único factor que interfiere con la cadena de electrones. Algunos venenos también inhiben la actividad de los citocromos (citocromo a3) de modo que este ya no puede llevar electrones al oxígeno, lo que bloque la transferencia de electrones a la cadena y hace que cese la producción de ATP.
Aunque el flujo de electrones en el transporte suele estar estrechamente acoplado a la producción de ATP, algunos organismos desacoplan los dos procesos para producir calor.
En el acoplamiento quimiosmòtico ocurren dos acontecimientos distintos:1) Se establece un gradiente de electroquímico de protones de la membrana
interna de la mitocondria y
2) la energía de este gradiente se utiliza para la formación de ATP a partir de ADP
La cadena de transporte de
electrones en la membrana
mitocondrial interna incluye tres bombas de
protones que se localizan en tres de los cuatro complejos de
transporte de electrones.
La energía liberada durante dicho
transporte se utiliza para llevar protones (H+) de la matriz
mitocondrial al espacio intermembranoso,
donde se acumula una alta concentración de
protones.
Se impide que estos se difundan de nuevo
hacia la matriz, excepto en conductos
especiales en la sintasa de ATP en la
membrana interna. El flujo de protones a través de la sintasa
genera ATP.
BALANCE DE LA DEGRADACIÓN DE UNA MOLÈCULA DE GLUCOSA
Regulación de la respiración aerobia:
Cuando en la célula se acumula suficiente ATP, éste inhibe la fosfofructocinasa,
una enzima que cataliza uno de los primeros pasos de la
glucólisis. Esta inhibición por retroacción controla la rapidez
de la respiración aerobia al hacerla coincidir con las
demandas de energía de la célula.
Comparación de respiración aerobia, respiración anaerobia y fermentación
Balance global de la oxidación de la glucosa a piruvato por glucólisis , de piruvato a acetil-CoA y a través del ciclo de Krebs
