CADENA RESPIRATORIA O CADENA DE TRANSPORTE
DE ELECTRONES
• El NADH y FADH2 obtenidos contienen un par de
electrones que se transfieren al O2 con liberación de
energía.
• La cadena respiratoria transporta los electrones al O2.
• La energía liberada en estas reacciones REDOX se usa
para la síntesis de ATP en un proceso acoplado llamado
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
La etapa final de la respiración es el transporte terminal de electrones, que
involucra a una cadena de transportadores de electrones y enzimas
embutidas en la membrana interna de la mitocondria
A lo largo de esta serie de
transportadores de electrones,
los electrones de alta energía
transportados por el NADH de la
glucólisis y por el NADH y el
FADH2 del ciclo de Krebs van
"cuesta abajo" hasta el oxígeno
Los electrones finalmente son
aceptados por el oxígeno, que se
combina con protones en
solución para formar agua
• Formada por 4 grandes complejos proteicos:
• NADH
NADH deshidrogenasa
CoQComplejo II: FAD deshidrogenasa
Complejo III: Citocromo reductasa
Cit b
Cit c
Complejo IV: Citocromo C oxidasa
½ O2 H2O
Piruvato
Citrato
Malato
Isocitrato
• Inhibidores
• NADH-Q reductasa: rotenona y amital
• Citocromo reductasa: antimicina A
• Citocromo oxidasa: CO, cianuro y azida.
• FOSFORILACIÓN OXIDATIVA:
• Proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y Piacoplado a la oxidación de los componentes dela cadena respiratoria.
• Llevada a cabo por sistemas respiratorios en lamembrana interna de las mitocondrias
En los complejos a lo
largo de toda la cadena
de transporte de
electrones se
desprenden grandes
cantidades de energía
libre que impulsan el
bombeo de protones
(iones H+) hacia el
exterior de la matriz
mitocondrial
Acoplamiento quimiosmótico
El transporte de electrones paso a paso, desde el NADH o el FADH2 hasta el O2 a través de los transportadores de electrones, da por resultado el bombeo de protones a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio entre las membranas mitocondriales interna y externa.
La diferencia de concentración de protones entre la matriz y el espacio intermembranoso genera diferencia de pH y de carga: potencial de membrana. Cuando los protones fluyen de regreso a la matriz siguiendo el gradiente protónico, se libera energía utilizable en la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi.
• Los protones regresan a la matriz a través de un gran complejo enzimático, llamado ATP SINTASA.
• Formada por 2 complejos proteicos: F0 y F1.
• F1 proteina globular de 380 KDa. Compuesta por 9 subunidades: 3 α,3 β, 1 γ, 1δ, y 1 ε. Periférica a la membrana y unida mediante un cuello F0.
• Reside la capacidad de sintetizar ATP y la de hidrolizarlo.
• F0 complejo de proteína integral inserto en la membrana que forma un canal por donde pasan los protones.
Cuando los protones descienden a lo largo delgradiente de energía, dicha energía se utiliza parasintetizar ATP.
De esta manera, el gradiente protónico que existe através de la membrana mitocondrial interna acopla lafosforilación con la oxidación.
Proceso Sustrato Productos
Glucólisis Glucosa 2 ácido pirúvico
2
ATP
2 NADH
Entrada al ciclo de Krebs 2 ácido pirúvico 2 Acetil CoA
2 CO2
2 NADH
Ciclo de Krebs 2 Acetil CoA 4 CO2
2 GTP
(equiv. a 2 ATP)
6 NADH
2 FADH2
Glucosa 6 CO2
2 ATP
2 GTP
10 NADH
2 FADH2
En las células eucariotas, el costo energético de transportar electrones
desde el NADH formado en la glucólisis, a través de la membrana interna de
la mitocondria, baja la producción neta de ATP a partir del NADH y FADH2
Resumen del rendimiento energético máximo obtenido por la oxidación
completa de glucosa
Proceso Citosol Matriz
mitocondrial
Transporte
electrónico
Glucólisis 2 ATP
2 NADH 5 ATP
2 ATP
5 ATP
Respiración Ácido
pirúvico a
acetilCoA
2 x (1 NADH) 2 x (2,5 ATP) 5 ATP
Ciclo de
Krebs
2 x (1 ATP)
2 x (3 NADH)
2 x (1 FADH2)
2 x (1 ATP)
2 x (3 x 2,5)
2 x (1 x 1,5)
2 ATP
15 ATP
3 ATP
32 ATP
Reacciones anapleróticas o de completamiento
Ciclo de Krebs: - obtención de ATP
- biosíntesis de:
Aminoácidos α cetoglutarato y oxalacetato
Porfirinas Succinato
Reacciones que reestablecen los niveles de los intermediarios del ciclo que se utilizan en otras rutas biosintéticas
Piruvato + CO2 + ATP oxalacetato + ADP + Pi
Piruvato carboxilasa
Piruvato + CO2 + NADH + H malato + NADP
Malato deshidrogenasa