Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa

Tiene un componente F1 (compuesto por subunidades α, β y γ) encarado hacia la matriz y un componente F0 incrustado en la membrana interna. Cada una de las 12 subunidades c del complejo F0 tiene un sitio de unión a H, y el cilindro de estas unidades gira 30 ° cada vez. La subunidad gamma tiene solo tres posiciones posibles, por lo que se mueve 120 ° una vez por cada 4 protones. El complejo II, que es succinato deshidrogenasa, no contribuye directamente al gradiente de protones, pero es otra fuente de electrones. Oxida el succinato a fumarato, reduciendo así el FAD a FADH y luego usando FADH para reducir Q. La energía liberada en algunos pasos bombea H hacia el espacio intermembrana.

Dado que los electrones se mueven de un portador a otro hasta que finalmente se transfieren al O2, se dice que los portadores de electrones forman una cadena de transporte de electrones. Se requieren dos tipos principales de proteínas mitocondriales para que ocurra la fosforilación oxidativa. Ambas clases de proteínas se encuentran en la membrana mitocondrial interna. Como se muestra en la Figura 8, dentro de la membrana interna hay un espacio conocido como descargarhappymod.com matriz; el espacio entre las dos membranas se conoce como espacio intermembrana. El lado de la matriz de la membrana interna tiene una carga eléctrica negativa con respecto al espacio intermembrana debido a un gradiente de H creado por la reacción redox. Esta diferencia de carga se utiliza para proporcionar energía libre para la reacción de fosforilación. Esto se lleva a cabo en las células mediante un complejo proteico transmembrana llamado ATP sintasa.

Complejo I

La vía metabólica a través de la cual el electrón pasa de un portador a otro se denomina sistema de transporte de electrones. Es la respiración aeróbica que conduce a la oxidación completa de los carbohidratos en presencia de oxígeno y libera CO2, agua y una gran cantidad de energía. La fotosíntesis tiene lugar dentro de los cloroplastos, mientras que la descomposición de moléculas complejas para producir energía tiene lugar en el citoplasma y en las mitocondrias. Es el proceso de oxidación / descomposición de los materiales alimenticios dentro de la célula para liberar energía. El sustrato respiratorio a oxidar durante la respiración suele ser glucosa, pero también pueden ser proteínas, grasas o ácidos orgánicos. Esta divertida descripción de la fosforilación oxidativa por el Dr. EJ Oakeley contiene ilustraciones animadas paso a paso de las reacciones redox involucradas, así como un cuestionario para evaluar su comprensión del material. Al igual que en el cuadro anterior, el potencial eléctrico de la reacción general entre dos portadores de electrones es la suma de los potenciales de las dos medias reacciones.

En resumen: cadena de transporte de electrones

Las cadenas de transporte de electrones fotosintéticas, como la cadena mitocondrial, pueden considerarse como un caso especial de los sistemas bacterianos. Utilizan transportadores de quinonas móviles solubles en lípidos y transportadores móviles solubles en agua (citocromos, cadena de transporte de electrones). La bomba de protones en todas las cadenas fotosintéticas se asemeja al Complejo III mitocondrial. La teoría común de la simbiogénesis cree que ambos orgánulos descienden de bacterias. Cuando las bacterias crecen en ambientes aeróbicos, el aceptor de electrones terminal se reduce a agua por una enzima llamada oxidasa. Cuando las bacterias crecen en ambientes anaeróbicos, el aceptor de electrones terminal es reducido por una enzima llamada reductasa.

• Los complejos en la cadena de transporte de electrones recolectan la energía de las reacciones redox que ocurren cuando se transfieren electrones de un potencial redox bajo a un potencial redox más alto, creando un gradiente electroquímico.
• La energía libre de Gibbs está relacionada con una cantidad llamada potencial redox.
• Esto permite que el complejo III bombee grandes cantidades de hidrógeno a través de la membrana.
• Es el gradiente electroquímico creado el que impulsa la síntesis de ATP mediante el acoplamiento con la fosforilación oxidativa con la ATP sintasa.

En las mitocondrias, el complejo de la membrana terminal es la citocromo oxidasa. En condiciones aeróbicas, utiliza dos quinol oxidasas terminales diferentes para reducir el oxígeno al agua. Las quinonas son portadores móviles solubles en lípidos que transportan electrones entre complejos macromoleculares grandes y relativamente inmóviles incrustados en la membrana. Las bacterias usan ubiquinona oraciones-poderosass.com y quinonas relacionadas como la menaquinona. El uso de diferentes quinonas se debe a potenciales redox ligeramente alterados. Estos cambios en el potencial redox son causados ​​por cambios en la estructura de la quinona. El cambio en los potenciales redox de estas quinonas puede adaptarse a cambios en los aceptores de electrones o variaciones de los potenciales redox en complejos bacterianos.

El citocromo c actúa como un portador móvil para la transferencia de electrones entre los complejos III y IV. La ubiquinona reducida se oxida luego con la transferencia de electrones al citocromo c a través del complejo citocromo bc1. Los protones van al espacio intermembrana pero los electrones alcanzan la ubiquinona.

Un proceso en el que una serie de portadores de electrones operan juntos para transferir electrones de los donantes a cualquiera de los diferentes aceptores de electrones terminales para generar un gradiente electroquímico transmembrana. Si la membrana estuviera abierta a la difusión por los iones de hidrógeno, los iones tenderían a difundirse de nuevo a través de la matriz, impulsados ​​por su gradiente electroquímico. Recuerde que muchos iones no pueden difundirse a través de las regiones apolares de las membranas de fosfolípidos sin la ayuda de los canales iónicos. De manera similar, los iones de hidrógeno en el espacio de la matriz software mantenimiento solo pueden pasar a través de la membrana mitocondrial interna a través de una proteína de membrana integral llamada ATP sintasa. Esta proteína compleja actúa como un generador minúsculo, impulsado por la fuerza de los iones de hidrógeno que se difunden a través de ella, en su gradiente electroquímico. El torneado de piezas de esta máquina molecular facilita la adición de un fosfato al ADP, formando ATP, utilizando la energía potencial del gradiente de iones de hidrógeno. En la quimiosmosis, la energía libre de la serie de reacciones redox que se acaban de describir se utiliza para bombear iones de hidrógeno a través de la membrana.

La eliminación de los iones de hidrógeno del sistema contribuye al gradiente de iones utilizado en el proceso de quimiosmosis. El NADH producido durante el proceso de glucólisis entra en las mitocondrias para sufrir una fosforilación oxidativa. F0 es un complejo proteico de membrana integral que actúa como un canal a través del cual los protones cruzan la membrana interna.

En esencia, la energía liberada por las reacciones químicas se transduce en una forma diferente de energía potencial asociada con la separación física de especies cargadas a través de una membrana, una forma fisicoquímica de energía. Esta energía, a su vez, se transduce en la «moneda» de energía bioquímica, ATP. El transporte de electrones a través del Complejo III se produce mediante un bucle redox de dos etapas llamado ciclo Q. El resultado neto del ciclo Q es la transferencia de los dos electrones de una molécula de coenzima Q reducida a dos moléculas de citocromo c oxidado que forman dos moléculas de citocromo cy una molécula de coenzima Q oxidada. Esta reacción redox se acompaña de la transferencia vectorial de protones de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana. Una vez que se crea el gradiente de protones, la ATP sintasa F1F0 es responsable de aprovecharla para crear ATP.

La distribución desigual de iones H a través de la membrana establece gradientes tanto de concentración como eléctricos, debido a la carga positiva de los iones de hidrógeno y su agregación en un lado de la membrana. El cuarto complejo está compuesto por las proteínas del citocromo c, a y a3. Los citocromos mantienen una molécula de oxígeno muy apretada entre los iones de hierro y cobre hasta que el oxígeno se reduce por completo. El oxígeno reducido luego recoge dos iones de hidrógeno del medio circundante para producir agua.