CADENA RESPIRATORIA O CADENA DE TRANSPORTE DE

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
solución para formar agua
en
• Formada por 4 grandes complejos proteicos:
• NADH
NADH deshidrogenasa
Complejo II: FAD deshidrogenasa
CoQ
Cit b
Complejo III: Citocromo reductasa
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 Pi
acoplado a la oxidación de los componentes de
la cadena respiratoria.
• Llevada a cabo por sistemas respiratorios en la
membrana 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 del
gradiente de energía, dicha energía se utiliza para
sintetizar ATP.
De esta manera, el gradiente protónico que existe a
través de la membrana mitocondrial interna acopla la
fosforilación 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
4 CO2
2 GTP
(equiv. a 2 ATP)
6 NADH
2 FADH2
Glucosa
2 Acetil CoA
6 CO2
2 ATP
2 GTP
10 NADH
2 FADH2
Resumen del rendimiento energético máximo obtenido por la oxidación
completa de glucosa
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
Proceso
Citosol
Glucólisis
2 ATP
2 NADH
Respiración
Matriz
mitocondrial
Transporte
electrónico
5 ATP
2 ATP
5 ATP
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:
Aminoácidos
Porfirinas
- obtención de ATP
- biosíntesis de:
α cetoglutarato y oxalacetato
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