RESPIRACIÓN - 2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA

Facultad de Ciencias Veterinarias

CursoFisicoquímica aplicada a la Fisiología

Veterinaria

AÑO 2015

RESPIRACIÓN

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Fisicoquímica aplicada a la Fisiología Veterinaria - Respiración 2015

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RESPIRACIÓN

El aire es una mezcla de gases entre los cuales se encuentran principalmente el

nitrógeno (78,62%), el oxígeno (20,84%), el dióxido de carbono (0,04%) y el agua (0,50%).

El oxígeno es indispensable para la vida al ser el aceptor final de la cadena respiratoria

ubicada en la membrana mitocondrial interna y además está vinculado en una serie de

procesos patológicos denominados en conjunto estrés oxidativo.

La difusión del oxígeno a los tejidos es posible gracias a una cascada de gradiente de

presión, desde el aire ambiental hasta la mitocondria. A nivel del mar la presión barométrica

es de 760 mmHg y la presión parcial de oxígeno (PO2) a la inspiración es de 160 mmHg,

considerando que el aire que respiran los animales contiene un 21% de oxígeno ( Presión

parcial (p): presión específica de un determinado gas en una mezcla). A su paso por las vías

respiratorias el aire se entibia y humedece; de este modo la influencia de la presión de vapor

de agua a nivel alveolar hace que la PO2 disminuya a un valor de 110 mmHg

aproximadamente. A continuación, por el efecto de la PCO2 (presión parcial de dióxido de

carbono) y de la difusión a través de la membrana alveolo-capilar, la PO2 en los capilares

pulmonares es de 100 mmHg y al llegar a la aurícula izquierda se reduce a 95 mmHg a causa

del cortocircuito anatómico. En la sangre que se transporta a los tejidos dicha presión es de

90 mmHg y en los capilares es de 40 mmHg. Se cree que la PO2 intersticial es de 10-20mmHg, que a nivel de la membrana celular es de 10 mmHg y en la mitocondria oscila entre 1

y 5 mmHg. Así es como el oxígeno difunde de sitios de mayor presión a menor presión, o sea

a favor del gradiente. Lo mismo pero en dirección contraria ocurre con el CO 2, que al

producirse por la combustión de moléculas en el interior de las células, tiende a difundir

desde tejidos hacia los pulmones y ser eliminado por la espiración del animal. Como veremos

más adelante, no todo el CO2 se elimina completamente sino que parte del mismo se utiliza

en reacciones metabólicas, por ejemplo en las carboxilaciones (adición de grupos carboxilo,COO-).

Cuando el oxígeno difunde a través de la membrana alveolo-capilar, el 97% se une a la

hemoglobina y el 3% restante permanece disuelto en el plasma. Recordemos que la

hemoglobina consiste en cuatro cadenas polipeptídicas y cuatro grupos hemo, estando las

cuatro cadenas mantenidas juntas por atracciones no covalentes; cada cadena contiene un

grupo hemo que se une al oxígeno (que participa en el intercambio de gases).

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En el siguiente esquema podemos observar el camino que siguen el O 2 y el CO2 en su tránsito por el

organismo. (Hematosis: intercambio de gases entre pulmón y sangre).

En los siguientes, el intercambio de gases entre un alvéolo pulmonar y la hemoglobina contenida en los

glóbulos rojos.

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LAS MITOCONDRIAS Y EL CONSUMO DE OXÍGENO

Las mitocondrias se encuentran en casi todas las células (a excepción de los glóbulos

rojos). Su número varía según el tipo celular, cada hepatocito por ejemplo posee de 1000 a

2000 mitocondrias.

Así como el fuego de una fogata necesita del oxígeno para hacer la combustión de la

leña y obtener energía (calor), las células también requieren la presencia de oxígeno para

degradar las moléculas nutrientes (catabolismo), para así obtener energía (ATP).

Las mitocondrias poseen dos membranas, una externa y otra interna, que dan lugar a los

compartimientos intermembranosos y a la matriz mitocondrial. Es en la matriz mitocondrial y

en la membrana interna en donde se desarrollan la mayoría de las actividades relacionadas a

la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa, procesos relacionados con la obtención de

energía en forma de ATP.

Directamente relacionado con estos procesos aeróbicos intramitocondriales se

encuentra el consumo de oxígeno, es decir, el volumen de oxígeno consumido por minuto

(VO2); más adelante veremos en detalle la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

El consumo de oxígeno por los tejidos es un poco mayor que la producción aeróbica de

ATP. Esto es debido a que dicho gas es utilizado en otros procesos oxidativos celulares, que

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según se calcula consumen el 2% del VO2, como por ejemplo en la generación de metabolitos

reactivos del oxígeno (radicales libres).

El VO2 en reposo está en función de la respiración celular, y ésta a su vez depende de la

actividad metabólica de los diferentes órganos, regida en especial por los niveles hormonales.El metabolismo que se produce en diferentes órganos ocurre a distintas velocidades que

dependen de la masa celular y de la actividad celular, de modo que el VO 2 sistémico se ve

afectado por los cambios del flujo sanguíneo regional.

El VO2 se puede calcular de diversas formas que en general se basan en el principio de

Fick (ver más adelante con las leyes físicas de los gases) que establece que en un estado de

equilibrio, la cantidad de O2 consumido en el proceso del metabolismo sistémico es

exactamente igual a la cantidad de oxígeno captado en los capilares pulmonares por medio

de la vía aérea. A su vez, la eficiencia de la captación de oxígeno a través de los pulmones

está controlada por la relación perfusión-ventilación alveolar.

La respiración celular se define como la transferencia de electrones al oxígeno desde

vías metabólicas de compuestos orgánicos. Este proceso genera fosfatos de alta energía en la

forma de ATP para aportar energía libre necesaria para las células de los tejidos.

Cuando es necesario, el ATP es hidrolizado (se rompen sus enlaces de alta energía)

para liberar la energía necesaria para las funciones celulares y para conservar la

permeabilidad de la membrana de la célula, entre otras funciones. La respiración celular y por

ende la fosforilación oxidativa están controladas a nivel celular por varias señales, dentro de

las cuales el potencial de fosforilación (PF) es una de las más importantes. Dicho potencial se

define como:

Los corchetes [ ] indican concentración o cantidad de una sustancia. Pi es fósforo inorgánico, o

fosfato.

Es decir, cuando el PF es alto (o sea que la cantidad de ATP es elevada y por ende la

célula se encuentra con un balance energético a su favor) disminuye el metabolismo aeróbico

y por consiguiente el consumo de oxígeno. De esta forma al elevarse la energía de la célula

([ATP]) las vías catabólicas (oxidación – degradación) disminuyen su actividad mientras que

las vías anabólicas (reducción – síntesis) inician las reacciones biosintéticas destinadas aformar nuevas moléculas necesarias para la célula. Vale decir que como el ATP no se

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reserva, la célula depende solo de la relación ATP/ADP para controlar sus actividades

catabólicas o anabólicas.

Por otro lado, si se acelera la hidrólisis de ATP, como sucede durante el ejercicio,

aumentan la [ADP] y [Pi] y por lo tanto disminuye el PF y es así como aumenta la respiracióncelular, el consumo de oxígeno y el flujo sanguíneo a dichos tejidos. En este último caso hay

un aporte de sustrato en forma de ADP a la fosforilación oxidativa, lo que hace que ésta

pueda aumentar. La [ADP] y la de [Pi] también aumentan durante procesos de hipoxia

(diminución de la concentración de oxígeno en un tejido, por ejemplo), pero ante la

limitación del aporte de oxígeno, no aumenta el consumo de este gas y dicho consumo

disminuye conforme la privación del gas mencionado es mayor. Otro factor determinante de

la producción de ATP es el contenido de nucleótidos de adenina (ATP, ADP, AMP) en la

mitocondria. Al acumularse en el citosol, ADP y Pi son llevados de regreso a la mitocondria

por translocasas de ADP/ATP y por transportadores de Pi/OH y ATP/Pi. En condiciones de

[O2] normales, la distribución de las sustancias mencionadas entre el citosol y la mitocondria

se encuentran en equilibrio.

Si a estos procesos energéticos mitocondriales que ocurren en cada célula les sumamos

mas células obtendremos los tejidos, los órganos y finalmente el animal como ser pluricelular

individual; así encontraremos el origen de la energía que hace que las vacas lecheras den más

leche, que los novillos de carne produzcan más músculo, que los cachorros jueguen por

horas, y que los caballos de carrera rompan los cronómetros, entre otras tantas funciones en la

vida animal.

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PROPIEDADES GENERALES DE LOS GASES

INTRODUCCIÓN

La función primordial de los pulmones es intercambiar gases desde la atmósfera hasta

la sangre y desde ésta hacia el aire ambiente. La mejor manera de saber si el aparato

respiratorio realiza correctamente esta función es comprobar el resultado final, es decir,

determinar el oxígeno y el dióxido de carbono en la sangre arterial. Pero ésta no es laverdadera necesidad biológica del organismo “vivo”. Los seres aeróbicos lo son en tanto y en

cuanto el oxígeno es utilizado por las células en su metabolismo, en la misma medida que los

residuos son eliminados para evitar la intoxicación. Una vez que la membrana alvéolo-capilar

(verdadera unidad funcional en el pulmón) ha realizado su labor de simple difusión de gases,

cada uno de ellos debe alcanzar su destino, el oxígeno llegar hasta las mitocondrias y el CO2

salir a la atmósfera.

El paso del oxígeno desde la atmósfera hasta las mitocondrias se realiza a través de laventilación, la distribución de gas en el pulmón (ventilación/perfusión), la difusión a través

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de la membrana alvéolo-capilar, el transporte por la sangre y su transferencia hacia el tejido y

la célula. El CO2 debe realizar el mismo camino pero en sentido contrario. Este deambular de

los gases por los territorios respiratorio, cardiocirculatorio y sanguíneo puede expresarse en

términos físicos mediante el concepto de “conductancia”, donde en cada lugar del trayecto, la presión parcial del gas es ligeramente inferior a su localización inmediatamente anterior.

INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA DE GASES

La materia (todo aquello que nos rodea) puede encontrarse en tres estados de

agregación que conocemos como sólido, líquido y gaseoso. Estos estados dependen

fundamentalmente de las condiciones de presión y temperatura a la que la materia esté

sometida. En el estado sólido los átomos o moléculas ocupan lugares fijos, si bien se

encuentran vibrando en esas posiciones con una capacidad de movimiento limitada. En un

líquido las fuerzas de cohesión que mantienen unidas estas moléculas son mucho menores;

en este estado las moléculas tienen cierta capacidad de movimiento que está limitada por las

demás moléculas. En el estado gaseoso las moléculas se encuentran muy alejadas unas de

otras y se mueven en todas direcciones con libertad absoluta.

Vamos a estudiar el comportamiento de los gases y cómo la ciencia ha tratado de

encontrar una explicación para este comportamiento.

LEY DE BOYLE (LEY DE MARIOTTE)

Esto quiere decir que si el volumen del contenedor aumenta, la presión en su interior

disminuye y viceversa, si el volumen del contenedor disminuye, la presión en su interior

aumenta (más grande el recipiente, menor presión del gas en su interior; más pequeño el

recipiente, mayor presión del gas en su interior).

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En el siguiente esquema, en A la presión es máxima y el volumen es el menor; por el contrario en C la

presión es mínima y el volumen es el mayor. B sería un punto intermedio.

La ley de Boyle permite explicar la ventilación pulmonar: el aire entra en los pulmones porque la presión interna de éstos es inferior a la atmosférica y por lo tanto existe un

gradiente de presión. Inversamente, el aire es expulsado de los pulmones cuando éstos

ejercen sobre el aire contenido una presión superior a la atmosférica.

La ley establece que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

P.V = k donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

Cuando aumenta la presión el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye

el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante k para poder

hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la

cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

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P1.V1 = P2.V2

Donde:

P 1 : presión ini cial

P 2 : presión f inal

V 1 : volumen inicial

V 2 : volumen fi nal

Además, si despejamos cualquier incógnita se obtiene lo siguiente:

Si asignas valores numéricos a cada incógnita, podes comprobar que se aplican para los demás

cálculos, y viceversa.

Una manera sencilla y a mano que se dispone para comprobar esta ley, es tomar una jeringa

y tapar con un dedo el extremo donde se coloca la aguja; luego se hace presión sobre el

émbolo y… ¡listo, un experimento sencillo!

LA LEY DE CHARLES

Charles describió que el aire seco aumentaba de volumen en una forma exactamente

igual al aumento de la temperatura, y que el aire húmedo aumentaba en una forma

proporcional al aumento de temperatura según un determinado coeficiente de expansión

térmica del gas en cuestión.

Esto quiere decir que en un recipiente flexible que se mantiene a presión constante el

aumento de temperatura conlleva un aumento del volumen o, en otras palabras, lo que se

conocen como Ley de Charles y Gay-Lussac. La ley de Charles se aplica en la respiración:

cuando el aire entra en los pulmones, generalmente más calientes que el ambiente, se

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expanden aumentando el volumen pulmonar. Un buen experimento para demostrar esta ley es

calentar una lata con un poco de agua, al hervir el agua se sumerge en agua fría y su volumen

cambia.

La ley fue publicada primero por Gay Lussac en 1875, pero hacía referencia al trabajo

no publicado de Jacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la ley sea

usualmente atribuida a Charles. La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de

Charles, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de

una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante

de proporcionalidad directa.

Donde:

V es el volumen.

T es la temperatura absoluta (es decir, medida en grados Kelvin).

k es la constante de proporcionalidad.

En nuestro caso en particular:

http://es.wikipedia.org/wiki/Gay_Lussachttp://es.wikipedia.org/wiki/1875http://es.wikipedia.org/wiki/1787http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_idealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_idealhttp://es.wikipedia.org/wiki/1787http://es.wikipedia.org/wiki/1875http://es.wikipedia.org/wiki/Gay_Lussac

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V1= Volumen inicial

T1= Temperatura inicial

V2= Volumen final

T2= Temperatura final

Despejando T1 se obtiene:

Despejando T2 se obtiene:

Despejando V1 es igual a:

Despejando V2 se obtiene:

LEY DE DALTON Y LA PRESIÓN DEL VAPOR DE AGUA

Donde P es presión.Las leyes de Boyle y Gay-Lussac relacionan presión, temperatura y volumen

correctamente sólo si la masa del gas permanece constante. Cuando un gas se equilibra con

un líquido, la ley de Dalton para presiones parciales debe ser utilizada, así como también se

debe conocer el concepto del efecto que tiene la temperatura sobre la presión del vapor del

agua.

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LEY DE DALTON DE LAS PRESIONES PARCIALES

Es decir, la ley de Dalton establece que en una mezcla de gases cada gas ejerce su

presión como si los restantes gases no estuvieran presentes. La presión específica de un

determinado gas en una mezcla se llama -como dijimos al principio- presión parcial, y se

representa con la letra “ p”.

La presión total de la mezcla se calcula sumando las presiones parciales de todos los

gases que la componen.

Por ejemplo, la presión atmosférica es:

Presión atmosférica (760 mm de Hg) = pO2 (160 mm) + pN2 (593 mm Hg) + pCO2

(0.3 mm Hg) + pH2O (alrededor de 8 mm de Hg)

LEY DE HENRY

Es decir, si la presión parcial de un gas es dos veces más alta que el promedio, sus

moléculas llegarán doblemente a la superficie del líquido en un intervalo de tiempo dado, y

en promedio serán capturadas el doble de rápido para pasar a la solución. En una mezcla de

gases, la ley de Henry ayuda a predecir la cantidad de cada gas que se disuelve, pero los

diferentes gases tienen una solubilidad diferente y esto también afecta a la velocidad de

disolución. La constante de proporcionalidad en la ley de Henry debe tomar esto en

consideración.

Por ejemplo, en el proceso de intercambio de gases en la respiración, la solubilidad del

dióxido de carbono cuando está en contacto con el plasma del cuerpo es de alrededor de 22

veces la del oxígeno (es decir, el CO2 se solubiliza 22 veces más rápido que el O2 en el

plasma).

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/henry.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/henry.html

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La ley de Henry establece por lo tanto que la solubilidad de un gas en un líquido es

proporcional a su presión parcial y a su coeficiente de solubilidad, asumiendo que la

temperatura permanece constante. Matemáticamente, la fórmula sería:

[G] = pgas x Sgas

Donde:

p es la presión parcial del gas.

S es la solubilidad del gas en el líquido

[G] es la concentración de gas disuelta en el líquido

La ley de Henry explica, por ejemplo, la narcosis por nitrógeno o intoxicación que se

manifiesta en los buceadores que respiran aire en botellas cuando la presión debida a la

profundidad disuelve grandes cantidades de nitrógeno en la sangre. Altas concentraciones de

este gas producen un efecto narcotizante. Además, la ley de Henry también explica por qué al

retornar a la superficie los buceadores deben subir escalonadamente para permitir que el

nitrógeno disuelto en la sangre se libere al disminuir la presión, teniendo en cuenta que dicho

gas se disuelve lentamente en la sangre. De no hacerlo así, el buceador corre el riesgo de

experimentar los síntomas de la descompresión, resultantes de las burbujas de gas que se

desprenden de la sangre al retornar a la presión atmosférica.

LEY DE GRAHAM

La ley de Graham enlaza directamente con el concepto de difusión. La difusión se

puede definir como el movimiento espontáneo de partículas como consecuencia de su energía

térmica desde áreas de elevada concentración hacia áreas de baja concentración. En un sentido general, la energía molecular de una sustancia (asumiendo que no hay

enlaces químicos u otras formas de energía) se debe a la energía cinética de sus moléculas

debido a sus movimientos y a las fuerzas electrostáticas (fuerzas de Van Der Waals) entre

partículas adyacentes. A diferencia de lo que ocurre en un gas, en donde las moléculas tienen

una cierta libertad para moverse, en un líquido están muy próximas formando combinaciones

intermoleculares que restringen su movimiento. Sin embargo, algunas partículas (cuyo

número depende de la temperatura) pueden moverse al azar, siguiendo una trayectoria

rectilínea, hasta que topan con otra partícula. Cuando esto ocurre, parte de la energía cinética

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es transferida al miembro menos activo. La consecuencia de todo ello es que hay una

distribución bastante uniforme de la energía cinética entre todas las partículas que constituyen

una solución homogénea. La energía cinética de una partícula en movimiento se determina

por la ecuación siguiente:

KE = m.V2 / 2

Donde:

m = masa de la partícula

V = velocidad lineal

La velocidad está directamente relacionada con la temperatura, factor que aquí no

tendremos en cuenta dado que los procesos fisiológicos se efectúan a la temperatura corporal

(propia de cada especie). De la ecuación anterior se desprende, entonces, la Ley de Graham:

Donde:

V: velocidadm: masa

Esto quiere decir que "a una temperatura determinada, la velocidad de una partícula

está inversamente relacionada con la raíz cuadrada de su masa". Por ejemplo, en una

solución acuosa de glucosa (un hidrato de carbono), las moléculas de glucosa son unas 10

(reemplazando “m”) veces más pesadas que las del agua, y por lo tanto se mueven unas 3

(reemplazando “V”) veces más lentamente (la raíz cuadrada de 10 es 3,16…).

Graham llegó a esta conclusión al colocar gases diferentes a iguales presiones

barométricas a ambos lados de una membrana con una porosidad conocida. En uno de los

lados colocó hidrógeno, el gas de menor densidad conocida y observó que éste atravesaba la

membrana a una velocidad mayor que otros gases.

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LEY DE FICK

Combinada con la tasa de difusión, determinada por la ley de Graham, esta ley

suministra las herramientas para el cálculo de la velocidad de intercambio de gases a través

de las membranas. El área de la superficie total de membrana en los pulmones (alvéolos)

puede estar en el orden de los 100 m2 y tener un grosor de menos de una millonésima de

metro, de modo que conforma un interfaz intercambiadora de gas muy efectiva (en otras

palabras, posee una gran área de poco grosor).

Los factores de los cuales depende la velocidad de paso de un gas a través de una

membrana son:

Área de intercambio (A): en el caso de los pulmones, de 70 a 100 m2 de superficie de

intercambio (en algunas alteraciones patológicas esta área disminuye).

Constante de difusión (D) de un gas: el CO2 es 20 veces más difusible que el O2.

Diferencia de presiones entre uno y otro lado de la membrana (P):

Grosor de la membrana (G): a pesar de que consta de varias capas, la

membrana respiratoria alveolar es finísima: menos de 1 micrómetro de

ancho.

La sangre demora 0,75 segundos en pasar por el alvéolo, y en solo 0,25 segundos se

alcanza el equilibrio de las presiones de los gases. Cuando un animal hace ejercicio la sangre

pasa más rápido, e igualmente se alcanza el equilibrio. Cuando la membrana está engrosada

(alteración de la difusión), en reposo no hay problema porque puede demorarse 0,50 o 0,75

segundos en alcanzar el equilibrio; pero si se hace ejercicio, la sangre pasa más rápido y ese

tiempo no será suficiente para alcanzar el equilibrio y la presión parcial de oxígeno será

menor. Las consecuencias de este tipo de alteraciones son evidentes en, por ejemplo, los

equinos de carrera.

G

P ADVgas

)(

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/henry.html#c2http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/ptens2.html#alvhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/ptens2.html#alvhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/henry.html#c2

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En este gráfico se esquematiza el proceso del intercambio gaseoso entre alvéolo y glóbulo rojo.

En el siguiente esquema: a la izquierda se observa un alvéolo normal; a la derecha, hay líquido con

proteínas (edema) en el interior del alvéolo, y la membrana alveolar, espacio interalveolar y vaso

sanguíneo muestran componentes del proceso inflamatorio.

ECUACIÓN DE LOS GASES IDEALES

LEY DE LOS GASES IDEALES

Según la teoría atómica, las moléculas pueden tener cierta libertad de movimientos en

el espacio. La libertad de movimiento de las moléculas de un sólido está restringida a

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pequeñas vibraciones; en cambio, las moléculas de un gas se mueven aleatoriamente, y sólo

están limitadas por las paredes del recipiente que las contiene. Se han desarrollado como

hemos visto leyes que relacionan las variables macroscópicas en base a las experiencias en

laboratorio. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y latemperatura (T). Repasando:

La ley de Boyle-Mariotte relaciona inversamente las proporciones de volumen y

presión de un gas, manteniendo la temperatura constante: P1.V1 = P2.V2

La ley de Gay-Lussac afirma que el volumen de un gas, a presión constante, es

directamente proporcional a la temperatura absoluta:

La ley de Charles sostiene que, a volumen constante, la presión de un gas es

directamente proporcional a la temperatura absoluta del sistema:

De las tres se deduce la ley universal de los gases:

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HIPÓTESIS DE AVOGADRO

Cada molécula, dependiendo de los átomos que la compongan, deberá tener la misma

masa. Es así que puede hallarse la masa relativa de un gas de acuerdo al volumen que ocupe.

La hipótesis de Avogadro permite determinar la masa molecular relativa de esos gases.

Analicemos el orden lógico que sigue:

1) La masa de 1 litro de cualquier gas es la masa de todas las moléculas de ese gas.2) Un litro de cualquier gas contiene el mismo número de moléculas que cualquier otro gas

3) Por lo tanto, un litro de un gas posee el doble de masa de un litro de otro gas si cada

molécula del primer gas pesa el doble de la molécula del segundo gas.

4) En general las masas relativas de las moléculas de todos los gases pueden determinarse

pesando volúmenes equivalentes de los gases.

En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) [P = 1 atm y T = 273 ºK] unlitro de hidrógeno pesa 0,09 g y un litro de oxígeno pesa 1,43 g. Según la hipótesis de

Avogadro ambos gases poseen la misma cantidad de moléculas. La proporción de los pesos

entre ambos gases es: 1,43/0,09 = 15,9 (aproximadamente 16); por lo tanto, la relación que

existe entre una molécula de oxígeno e hidrógeno es de 16 a 1. Las masas atómicas relativas

que aparecen en la tabla periódica están consideradas a partir de un volumen de 22,4 litros en

CNPT.

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LEY DE LOS GASES GENERALIZADA

Como consecuencia de la hipótesis de Avogadro puede considerarse una generalización

de la ley de los gases. Si el volumen molar (volumen que ocupa un mol de molécula de gas)

es el mismo para todos los gases en CNPT, entonces podemos considerar que es el mismo para todos los gases ideales a cualquier temperatura y presión que se someta al sistema.

Esto es cierto porque las leyes que gobiernan los cambios de volumen de los gases con

variaciones de temperatura y presión son las mismas para todos los gases ideales. Estamos

relacionando proporcionalmente el número de moles (n), el volumen, la presión y la

temperatura: P.V ~ n.T. Para establecer una igualdad debemos añadir una constante (R)

quedando:

Entonces la ley general de los gases se deduce a partir de:

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pavo_=_Rat%C3%B3n.png?uselang=es

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DIFUSIÓN DE LOS GASES RESPIRATORIOS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

ALVÉOLO-CAPILAR

El intercambio pulmonar de gases requiere de la constante renovación del contenido del

gas alveolar y de la sangre capilar pulmonar a través de los procesos de la ventilación y lacirculación pulmonares. Así se consigue mantener gradientes de presiones parciales de O2 y

de CO2 a ambos lados de la membrana alveolo-capilar, imprescindible para el proceso de la

difusión de los gases a través de la misma. De un lado de la membrana, el aire fresco que

aporta la respiración renueva la presión parcial de oxígeno y al otro lado, el componente

capilar que contiene la sangre que recibirá al gas desde el espacio alveolar. El componente

capilar representa la totalidad del volumen sanguíneo que está en contacto con la zona de

intercambio en el momento de la difusión. La velocidad de paso de esta sangre por el capilar

pulmonar, o gasto cardiaco, será el tercer mecanismo participante en el proceso, junto a los

componentes de membrana y capilar, por lo que también puede influir en el resultado final de

la difusión. Los gases respiratorios, O2 y CO2, están afectados por los tres mecanismos

anteriormente mencionados.

En el intercambio de gases, una vez que el gas inspirado ha conseguido acceder al

espacio alveolar a través de los mecanismos de transporte y mezclado en fase gaseosa,

comienza el proceso conocido como difusión en fase líquida, que es el que participa en la

transferencia o difusión de los gases a través de la membrana alveolo-capilar. Esta

membrana, que se interpone en el proceso de la difusión, tiene un grosor aproximado de 0,4

micrómetros y está compuesta por surfactante, epitelio alveolar, membrana basal y endotelio

capilar (estos dos últimos están fusionados). Traspasada esta membrana, el gas implicado

debe difundir dentro de la sangre y combinarse con la hemoglobina, donde termina el proceso

de la difusión.

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LEYES FÍSICAS IMPLICADAS EN EL PROCESO DE LA DIFUSIÓN

La difusión de los gases en un líquido depende de su coeficiente de solubilidad y de su

coeficiente de capacitancia. El coeficiente de solubilidad representa la capacidad de un gas

de disolverse en un medio líquido. La capacitancia representa la capacidad de saturación de

este gas en su disolución en el medio líquido. En fisiología respiratoria, la cuantía de la

difusión de un gas a través de los tejidos, o la cantidad de transferencia de un gas (Vgas) es

proporcional al área (A) donde ocurre la difusión y a la diferencia de presiones parciales a

ambos lados (P1-P2), e inversamente proporcional a la distancia o grosor del tejido (T), según

la ecuación:

Vgas = VgasA x D x (P1-P2)

TLa difusividad, o constante de difusión (D), depende de las propiedades del tejido y del

gas, siendo proporcional a su solubilidad e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su

peso molecular:

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El gas transportado (Vgas) a través de la membrana alveolo-capilar puede considerarse

como transferencia o como difusión, indistintamente. Físicamente representa un flujo de gas

por unidad de diferencia de presión parcial.

TRANSPORTE ALVEOLO-CAPILAR DE LOS GASES RESPIRATORIOS

En el transporte alveolo-capilar de los gases respiratorios, O2 y CO2, intervienen los tres

factores del transporte alveolo-capilar de los gases. En el caso del oxígeno, el factor de

membrana representa la primera limitante, debido a que este gas tiene una tasa de difusión

muy baja, es 20 veces menor que la del CO2. En el lado alveolar de la membrana, la presión

parcial de oxígeno varía dependiendo de la ventilación por minuto, pudiéndose apreciar un

descenso durante la espiración respecto de la inspiración y puede incrementarse o disminuirse

con variaciones de la fracción inspirada de oxígeno.

El factor sanguíneo interviene a través de la tasa de recombinación del oxígeno con la

hemoglobina. La difusión y la convección directa de las moléculas de oxígeno en el plasma

no intervienen en este componente porque son prácticamente instantáneas, pero el factor

circulatorio hace que su valor esté limitado por el gasto cardiaco, lo que puede apreciarse en

los casos de incrementos de gasto cardiaco, o bien durante el ejercicio, en los de descenso del

gasto cardiaco, o en la insuficiencia cardiaca.

El CO2 es producto del metabolismo celular, el cuál es eliminado por el pulmón durante

el ciclo respiratorio. El control en la cinética de este gas en el organismo es muy estricto y

depende de una compleja interacción entre el sistema nervioso central, el sistema nervioso

periférico y la función cardiopulmonar.

El gas se produce a nivel celular a un ritmo directamente proporcional a la actividad

metabólica (producción normal basal de 200 ml/min). Se transporta por la sangre

principalmente como ión bicarbonato (HCO3-, 85%) y en menor proporción como disuelto o

combinado con grupos amino de la hemoglobina.

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¡Al fin llegamos con el O2 a los tejidos y células!

A continuación vamos a comprender como es utilizado en las mitocondrias (Ciclo de

Krebs, Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa) para generar energía (ATP) y como se

forma el CO2 que volverá casi en su totalidad a los pulmones para ser espirado.

CICLO DE KREBS

En el siguiente esquema se puede observar la ubicación del ciclo de Krebs y su relación con

otras vías metabólicas

El Ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo

del ácido cítrico) es un ciclo metabólico de importancia fundamental en todos los seres que

utilizan oxígeno (aerobios) durante el proceso de respiración celular. En estos organismos elciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas responsables de la

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degradación (catabolismo) de los glúcidos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico

(CO2), con la formación de un GTP y de equivalentes de reducción (NADH+H+; FADH2) que

serán enviados a la cadena respiratoria en donde se utilizará un flujo de electrones para

producir la fosforilación oxidativa que generará ATP.Es decir, un sucesión de reacciones químicas que forman parte de la respiración celular

en todas las células aeróbicas.

El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como

ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica

a la vez. Esto es debido a que cuando este ciclo está asociado con la cadena respiratoria se

forma suficiente cantidad de ATP (vías catabólicas = energía), disminuye su actividad

degradativa y sus metabolitos intermediarios pueden enviarse a vías biosintéticas utilizando

(gastando) el ATP generado. Debemos recordar que el ATP no se almacena, sino que la

célula alterna el funcionamiento de las vías catabólicas y anabólicas de acuerdo a la relación

ATP/ADP celular.

REACCIONES DEL CICLO DE KREBS

El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en células eucariotas. El acetil-

CoA (acetil-Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. En realidad el acetil-CoA es el

sustrato alimentador del ciclo y los demás compuestos que se van formando son considerados

metabolitos intermediarios del mismo en animales monocavitarios (perro, gato, caballo,

etc.). En el caso de los animales policavitarios o rumiantes (vaca, oveja, cabra, etc.) existen

dos sustratos alimentadores del ciclo, el primero es acetil-CoA como en los monocavitarios y

el segundo es el succinil-CoA, que es por donde ingresa al ciclo el ácido graso volátil

propiónico proveniente del rumen (esto lo veremos con más detalle al ver Bioquímica

Ruminal).

El ácido cítrico (de 6 carbonos) o citrato, se regenera en cada ciclo por condensación de

un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos). El citrato

produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos de CO2, por lo que el balance neto

del ciclo es:

Acetil-CoA + 3 NAD + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoASH + 3 NADH+H+ + FADH2 + GTP + 2 CO2

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En el siguiente esquema se presentan los pasos del Ciclo de Krebs, así como sus interacciones

con otras vías metabólicas.

Etapas del ciclo de Krebs

Reacción 1: Citrato sintasa (de oxalacetato a citrato)El sitio activo de la enzima citrato sintasa activa el acetil-CoA para hacerlo afín a un

centro carbonado del oxalacetato. Como consecuencia de la unión entre las dos moléculas,

el grupo tioéster (CoA) se hidroliza, formando así la molécula de citrato. La reacción es

sumamente exergónica (∆G'°= -31.4 kJ/mol), motivo por el cual este paso es irreversible. El

citrato producido por la enzima, además, es capaz de inhibir competitivamente la actividad de

la enzima. Incluso estando la reacción muy favorecida (porque es exergónica), la citrato

sintasa puede ser regulada. Este aspecto tiene una notable importancia biológica, puesto que

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permite una completa regulación del ciclo de Krebs, convirtiendo a la enzima en una especie

de marcapasos del ciclo.

Reacción 2: Aconitasa (de citrato a isocitrato)

La enzima aconitasa cataliza la isomerización del citrato a isocitrato, por la formación

de cis-aconitato. La enzima cataliza también la reacción inversa, pero en el ciclo de Krebs tal

reacción es unidireccional a causa de la ley de acción de masas: las concentraciones (en

condiciones estándar) de citrato (91%), del intermediario cis-aconitato (3%) y de isocitrato

(6%), empujan decididamente la reacción hacia la producción de isocitrato.

Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa (de isocitrato a α-cetoglutarato)

La isocitrato deshidrogenasa mitocondrial es una enzima dependiente de la presenciade NAD+ y de Mn2+ o Mg2+. Inicialmente, la enzima cataliza la oxidación del isocitrato a

oxalosuccinato, lo que genera una molécula de NADH+H+ a partir de NAD+. Sucesivamente,

la presencia de un ión bivalente, que forma un complejo con los oxígenos del grupo carboxilo

en posición alfa, aumenta la electronegatividad de esa región molecular. Esto genera una

reorganización de los electrones en la molécula, con la consiguiente rotura de la unión entre

el carbono en posición gamma y el grupo carboxilo adyacente. De este modo se tiene una

descarboxilación, es decir, la salida de una molécula de CO2, que conduce a la formación deα-cetoglutarato, caracterizado por dos carboxilos en las extremidades y una cetona en

posición alfa con respecto a uno de los dos grupos carboxilo.

Reacción 4: α-cetoglutarato deshidrogenasa (de α-cetoglutarato a succinil-CoA)

Después de la conversión del isocitrato en -cetoglutarato se produce una segunda

reacción de descarboxilación oxidativa, que lleva a la formación de succinil-CoA. La

descarboxilación oxidativa del α-cetoglutarato es muy parecida a la del piruvato, otro α-

cetoácido. Ambas reacciones incluyen la descarboxilación de un α-cetoácido y la

consiguiente producción de una unión tioéster de alta energía con la coenzima A. Los

complejos que catalizan tales reacciones son parecidos entre ellos. En esta reacción también

se genera una molécula de NADH+H+ a partir de NAD+.

Reacción 5: Succinil-CoA sintetasa (de succinil-CoA a succinato)

El succinil-CoA es un tioéster a alta energía (su ∆G°' de hidrólisis está en unos -33.5 kJ

mol-1, parecido al del ATP que es de -30.5 kJ mol -1). La citrato sintasa se sirve de un

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intermediario con tal unión a alta energía para llevar a cabo la fusión entre una molécula con

dos átomos de carbono (acetil-CoA) y una con cuatro (oxalacetato). La enzima succinil-CoA

sintetasa se sirve de tal energía para fosforilar un nucleósido difosfato como el GDP. La

energía procedente del tioéster viene convertida en energía ligada a una unión fosfato. ElGTP está implicado en varias rutas o vías, pero su papel en el ciclo de Krebs es trasladar

grupos fosfato hacia el ATP, en una reacción catalizada por la enzima nucleósido

difosfoquinasa.

Reacción 6: Succinato deshidrogenasa (de succinato a fumarato)

La parte final del ciclo consiste en la reorganización de moléculas a cuatro átomos de

carbono hasta la regeneración del oxaloacetato. Para que eso sea posible, el grupo metilo

presente en el succinato tiene que convertirse en un carbonilo. Como ocurre en otras rutas,

por ejemplo en la -oxidación de los ácidos grasos, tal conversión ocurre mediante tres pasos:

una primera oxidación, una hidratación y una segunda oxidación. Estos tres pasos, además de

regenerar oxaloacetato, permiten la extracción ulterior de energía mediante la formación de

FADH2 y NADH+H+.

La primera reacción de oxidación es catalizada por el complejo enzimático de la

succinato deshidrogenasa, la única enzima del ciclo que tiene como aceptor de hidrógeno al

FAD+ en vez de al NAD+. El complejo enzimático también es el único del ciclo que pasa

dentro de la membrana interna mitocondrial; tal posición se debe a la implicancia de la

enzima en la cadena de transporte de los electrones. Los electrones pasados sobre el FAD se

introducen directamente en la cadena gracias a la unión estable entre la enzima y el cofactor

mismo.

Reacción 7: Fumarasa (de fumarato a L-malato)

La enzima fumarasa cataliza la adición en posición trans de un protón y un grupo OH- procedentes de una molécula de agua. La hidratación del fumarato produce L-malato.

Reacción 8: Malato deshidrogenasa (De L-malato a oxalacetato)

La última reacción del ciclo de Krebs consiste en la oxidación del malato a oxalacetato.

La reacción, catalizada por la malato deshidrogenasa, utiliza otra molécula de NAD+ como

aceptor de hidrógeno, produciendo NADH+H+.

La energía libre de Gibbs asociada con esta última reacción es decididamente positiva,

a diferencia de las otras del ciclo. La actividad de la enzima es remolcada por el consumo de

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oxalacetato por parte de la citrato sintasa, y de NADH+H+ por parte de la cadena de

transporte de electrones.

Resumiendo:

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Regulación del Ciclo de Krebs

Factores reguladores positivos (flecha hacia arriba) y negativos (banda cruzada) del ciclo de Krebs

La velocidad del ciclo de Krebs es modulada continuamente para cumplir con las

necesidades energéticas exactas de la célula. Los sitios primarios de control son

las enzimas alostéricas: isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa.

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La isocitrato deshidrogenasa es estimulada alostéricamente por la presencia de ADP,

que aumenta la afinidad de la enzima por el sustrato. Las uniones de isocitrato, de NAD+, de

Mg2+, y de ADP a la enzima son mutuamente cooperativas en sentido activador. Por el

contrario, el NADH+H

+

inhibe la enzima por el desplazamiento directo de NAD

+

. El mismoATP tiene efecto inhibitorio.

El segundo sitio del control del ciclo de Krebs está en la α-cetoglutarato

deshidrogenasa. Algunos aspectos del control de esta enzima son parecidos a los del

complejo enzimático de la piruvato deshidrogenasa (que transforma ácido pirúvico o

piruvato en acetil-CoA), como puede esperarse dada la extrema homología entre las dos

enzimas. La α-cetoglutarato deshidrogenasa es inhibida por el succinil-CoA y el NADH+H+,

es decir, los productos de la reacción que cataliza. La α-cetoglutarato deshidrogenasa puede

ser también inhibida genéricamente por un alto nivel energético presente en la célula. Esto

significa que, en presencia de altos niveles de ATP, la célula es capaz de reducir la eficiencia

del proceso de producción de energía.

En muchas bacterias también se controla la entrada al ciclo de las moléculas con dos

átomos de carbono. En ellas, la síntesis de citrato, oxalacetato y acetil-CoA son la sede de

una importante regulación. EL ATP, en efecto, es un inhibidor alostérico de la citrato sintasa.

El efecto concreto del ATP es aumentar el Km (constante de Michaelis) de la enzima

por el acetil CoA (a mayor valor de Km, menor afinidad de la enzima por su sustrato ). De

este modo, cuanto más ATP está presente en la célula, menos acetil-CoA se introduce en el

ciclo.

CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL

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La cadena respiratoria en las células eucariotas ocurre en mitocondrias, se localiza en la

membrana interna y consta de una serie de transportadores de electrones como el NAD, CoQ

(coenzima Q), citocromos y diversas enzimas.

La cadena respiratoria siempre está asociada a una membrana, porque para sufuncionamiento es necesario un ordenamiento espacial bien definido de los transportadores y

proteínas que la integran. Los transportadores de la cadena respiratoria tienen diferente

afinidad por los electrones.

A través de la cadena respiratoria se dan reacciones de óxido-reducción que se suceden

desde el NAD y el FAD hasta el oxígeno. Los electrones pueden ser captados o cedidos de

diferentes formas:

a) un electrón individualmente,

b) un electrón unido a un protón; como un átomo de H,

c) dos electrones unidos a dos protones; como dos átomos de H.

En la siguiente figura se representan los transportadores de la cadena respiratoria ordenados según su

potencial redox. La dirección del flujo de e-, indicada con una flecha, es desde los transportadores con

menor afinidad por los e- (potencial redox más electronegativo) a los de mayor afinidad (potencial redox

más electropositivo).

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Una forma más sencilla para analizar el funcionamiento de la cadena respiratoria es a

través de los “complejos” que forman los transportadores y las enzimas:

- El Complejo I (NADH - ubiquinona reductasa): es por donde ingresan la mayoría de los

electrones a la cadena. Los electrones son transferidos desde el NADH+H

+

a la CoQ, a travésdel FMN (flavín mononucleótido).

- El Complejo II (succinato deshidrogenasa): es el otro punto de entrada de electrones a la

cadena, y en su transferencia entre el FAD y la CoQ no libera energía suficiente para

bombear protones. Por esto se genera un ATP menos cuando la cadena comienza por el FAD

respecto a cuando comienza por el NAD.

- El Complejo III (CoQ - citocromo c reductasa): recibe electrones de los Complejos I y II.

A partir de este paso se transportan electrones, y quedan libres los H+. El Complejo III

involucra a los citocromos y la energía aportada por este Complejo para el bombeo de

protones es suficiente para formar ATP.

Esquema de la Cadena Respiratoria, con sus complejos y los sitios de bombeo de protones.

- El Complejo IV (citocromo oxidasa): cataliza la formación de H2O a partir de los 2 e-, ½

O y 2H+. Este complejo contribuye con la generación de un gradiente de protones suficiente

para generar un ATP. Observemos que el oxígeno se reduce a agua, mientras la energía

liberada por los electrones permite la fosforilación del ADP a ATP: el proceso se denomina

fosforilación oxidativa.

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- El Complejo V, también anclado en la membrana mitocondrial interna, es la ATPsintasa.

Este complejo está formado por los componentes F0 y F1:

a) F0 corresponde al canal protónico. En presencia de oligomicina (un antibiótico que se une a

este canal), no ocurre el pasaje de H

+

y por lo tanto se inhibe la síntesis de ATP. b) F1 contiene las unidades catalíticas de la ATPsintasa, que permite sintetizar el ATP a partir

del ADP y Pi.

Esquema del complejo ATP sintasa.

En resumen: en la membrana mitocondrial interna se localizan los Complejos I al IV

(NADH deshidrogenasa, succínico deshidrogenasa, coenzima-Q reductasa y citocromo coxidasa) que transportan electrones, y el Complejo V que no está vinculado al transporte de e -

como los otros, sino a la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa).

La cantidad de ATP generado es distinta si los electrones ingresen por el Complejo I o

II. Por cada fosfato que se une al ADP para dar ATP se requiere energía que liberan los

electrones, que son aceptados finalmente por el ½ O2 con la consecuente formación de H2O.

De esta forma se puede establecer una relación entre el fósforo y el oxígeno (P/O):

• Los electrones desde el NAD al O2 liberan energía suficiente para generar 3 ATP yconsumen ½O2 para formar H2O. En esta condición la relación P/O = 3/1= 3.

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• Los electrones desde el FAD al O2 liberan energía suficiente para generar 2 ATP y

consumen ½O2 para formar H2O. En esta condición la relación P/O = 2/1= 2.

La relación P/O se refiere a cuantas moléculas de fosfato son fijadas con respecto a la

cantidad de oxígeno consumido. El resultado neto es que por cada NADH+H

+

es posiblegenerar 3 ATP (relación 3/1), mientras que por cada FADH2 es posible generar 2 ATP

(relación 2/1).

La teoría quimiosmótica explica cómo el gradiente protónico generado por la cadena

respiratoria permite la síntesis de ATP.

La energía liberada por los electrones en la cadena respiratoria es usada para el bombeo

de protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana. Este bombeo

produce un gradiente de protones, y como consecuencia una desigualdad de cargas y de pH a

ambos lados de la membrana interna.

• Como consecuencia del bombeo de H+, el pH de la matriz se vuelve alcalino respecto al del

espacio inter-membrana y se genera un gradiente químico y eléctrico. La fuerza protón

motriz, consecuencia del gradiente, hace posible que los protones vuelvan a la matriz, de

manera que el pH tiende a igualarse a ambos lados de la membrana.

• A medida que los H+ fluyen pasivamente de nuevo hacia la matriz a través del canal F0, el

complejo enzimático ATP sintasa utiliza la fuerza protón motriz para generar el enlace

fosfoanhidro entre el ADP y el P, y producir ATP.

• La membrana interna es impermeable a los iones, incluyendo a los H +, que sólo pueden

atravesarla mediante transportadores y por canales F0 - F1 (ATP sintasa).

En definitiva, la fuerza protón motriz entre los dos compartimentos es el

acontecimiento primario en la conservación de energía. Con el flujo pasivo de H+ hacia la

matriz a través de la ATPasa se sintetiza ATP en cuyos enlaces fosfoanhidro se conserva la

energía química.

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Los inhibidores de la cadena respiratoria impiden el pasaje de electrones.

Las moléculas que actúan como inhibidores impiden el flujo de e- entre los

transportadores, y por lo tanto la síntesis de ATP . Estas moléculas pueden actuar como

venenos.

• El Amital (más conocido como tiopental sódico, un anestésico) o la Rotenona (un

insecticida) bloquean el flujo de e - desde el NADH+H+ a la CoQ, mientras la Antimicina (un

antibiótico) lo hace entre CoQ y Cit b, y el cianuro, la azida y el monóxido de carbono

(sustancias tóxicas) actúan sobre la citocromo oxidasa.

• Estos inhibidores bloquean el pasaje de e- por la cadena respiratoria. De esta forma “por

detrás” del punto de inhibición, los transportadores quedan reducidos.

• Como consecuencia de esto no se produce ATP porque no se genera el gradiente protónico,

ni agua porque los e- no llegan a reducir al O2; la cadena respiratoria está interrumpida.

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Los desacopladores de la cadena respiratoria no impiden el pasaje de electrones.

El dinitrofenol (DNP) y la termogenina, entre otras moléculas, pueden actuar como

desacopladores, es decir, desacoplan el transporte de e - de la síntesis de ATP (fosforilación

oxidativa).• Los desacopladores disminuyen la generación del gradiente de H+ porque permiten que los

H+ difundan desde el espacio intermembrana hacia la matriz. La membrana mitocondrial

interna se hace entonces permeable a los H+, lo que interfiere con la generación del gradiente.

• En presencia de desacopladores se consume oxígeno, porque no está alterado el transporte

de e- a través de la cadena, aunque se forman menos ATP porque no se establece

normalmente el gradiente protónico.

• La termogenina es una proteína presente en la membrana mitocondria l interna del tejido

adiposo pardo. A través de esta proteína pasan los H+, de manera que se genera un gradiente

protónico mucho menor, y por lo tanto la cantidad de ATP generado también es menor.

Como consecuencia de este desacople entre el transporte de e- y la fosforilación oxidativa, se

libera energía como calor. El tejido adiposo pardo es abundante en animales que hibernan.

Bibliografía

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pp.

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