La cadena de transporte de electrones (ETC) es un proceso de reacción redox de varios pasos que ocurre dentro de los orgánulos celulares específicos. Analicemos la cadena de transporte de electrones en detalle a continuación.
La cadena de transporte de electrones tiene lugar dentro de las mitocondrias en los eucariotas. Implica una acción en serie de cuatro complejos proteicos para el acoplamiento de las reacciones redox. Aquí, se crea un gradiente químico usando electrones de portadores de electrones.
El catabolismo de las moléculas orgánicas libera electrones que luego entran en la cadena y son excitados por la luz. Como resultado de esto, se produce energía.
Proteínas involucradas en la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias
La cadena de transporte de electrones implica el uso de una serie de complejos multiproteicos. Discutamos más sobre las proteínas involucradas en este proceso.
Las proteínas involucradas en la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias son:
- Complejo I: También se le llama ubiquinona oxidorreductasa. Generalmente está formado por FMN (mononucleótido de flavina), ocho grupos de hierro-azufre (Fe-S) y DADH deshidrogenasa. Contribuye con cuatro iones de hidrógeno en el proceso ETC que se mueven desde la matriz al espacio intermembrana de las mitocondrias.
(NAD + H+) + CoQ + 4H+ (matriz) -> NAD+ + CoQH2 + 4H+
- Complejo II: También se le llama succinato deshidrogenasa. Actúa como un punto de entrada secundario en ETC al aceptar electrones del succinato. No está involucrado en la translocación de protones y, por lo tanto, se liberan menos moléculas de ATP por esta vía.
Succinato + FAD -> Fumarato + 2H+ + FADH2
FADH2 + CoQ -> FAD + CoQH2
- Coenzima Q: Está compuesta por quinona y una cola hidrofóbica. También se conoce como ubiquinona (CoQ). La coenzima Q es un transportador de electrones y también ayuda a transferir electrones al siguiente complejo de la serie.
- Complejo III: este complejo está formado por citocromo b, subunidades de Rieske y subunidades de citocromo c y también se denomina citocromo c reductasa. Está involucrado en la transferencia de electrones y solo puede aceptar electrones individuales a la vez. Contribuye a generar el gradiente de electrones aportando cuatro protones al final del ciclo Q completo en el espacio intermembrana.
- Complejo IV: También se conoce como citocromo c oxidasa que oxida el citocromo c y luego transfiere los electrones al oxígeno. Es el transportador de electrones final en el proceso de la cadena de transporte de electrones. También contribuye al gradiente de protones al liberar cuatro protones en el espacio intermembrana.
2 citocromo c + ½ O2 + 4H+ -> 2 citocromo c + 1 H2O + 2H+
- Complejo V: También se le conoce como ATP sintasa. Funciona en la síntesis de ATP utilizando el gradiente de protones que se acumula en ETC a través de la membrana interna de las mitocondrias.
Las subunidades f0 y f1 de la ATP sintasa sufren ciertos cambios conformacionales que regulan la síntesis de ATP. Con cada cuatro iones H+, se produce una molécula de ATP. Esta acción de la ATP sintasa también se puede revertir, consumiendo ATP para generar un gradiente de protones. Esta acción inversa se ha visto en ciertas bacterias.
¿Dónde ocurre la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias?
La mitocondria es el orgánulo central. donde se llevan a cabo todos los procesos de generación de energía. Veamos en detalle dónde se encuentra la cadena de transporte de electrones. ocurre en las mitocondrias.
La fosforilación oxidativa y la cadena de transporte de electrones ocurren en la membrana mitocondrial interna. Una serie de complejos proteicos que están incrustados en la membrana mitocondrial facilitan el proceso de la cadena de transporte de electrones.
La membrana interna de las mitocondrias contiene pliegues llamados crestas que ayudan a aumentar la capacidad de las mitocondrias para la síntesis de moléculas de ATP. Los pliegues permiten el empaquetamiento de más cantidad de ATP sintasa y otras enzimas ETC en las mitocondrias.
¿Cómo se produce la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias?
El proceso de la cadena de transporte de electrones está activamente regulado y altamente monitoreado. Analicemos cómo se lleva a cabo el proceso dentro de las mitocondrias.
La cadena de transporte de electrones en las mitocondrias implica la acción colaborativa de cuatro complejos que trabajan juntos en el acoplamiento de reacciones redox y generan un gradiente electroquímico que finalmente conduce a la síntesis de ATP.
Todo el proceso se denomina fosforilación oxidativa, que implica dos procesos de cadena de transporte de electrones y quimiosmosis. Ocurre en mitocondrias y en cloroplastos como parte de la respiración celular y la fotosíntesis.
¿Cuáles son los pasos de la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias?
La cadena de transporte de electrones ocurre en una serie de pasos que están altamente regulados dentro de las mitocondrias. Hablemos de estos pasos en detalle.
A continuación se enumeran los pasos incluidos en la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias:
Paso 1: el complejo I o NADH deshidrogenasa entra en contacto con la molécula de NADH y recibe dos electrones de ella después de oxidarla a NAD+. Se obtienen dos hidrógenos por molécula de NADH del complejo I que se transportan al espacio intermembrana.
Paso 2: el complejo II oxida FADH2 en FAD y recibe dos electrones.
Paso 3: Los electrones recibidos del complejo I y el complejo II se transfieren a la ubiquinona, que es un transportador de electrones.
Paso 4: la ubiquinona transporta los electrones al Complejo III, que a su vez bombea un hidrógeno por electrón fuera de la matriz.
Paso 5: Los electrones se mueven a la proteína Citocromo c que transporta los electrones al Complejo IV.
Paso 6: el complejo IV es un aceptor de electrones que transporta oxígeno. Este complejo requiere cuatro electrones para su función. Crea dos moléculas de agua y bombea el resto de los protones al espacio intermembrana.
Paso 7: Este paso es el paso final del proceso que implica la formación de ATP con la ayuda de la ATP sintasa y el proceso se denomina quimiosmosis.
El paso final de este proceso de respiración celular aeróbica es la producción de moléculas de ATP que se produce dentro de las mitocondrias. Los electrones de alta energía son recolectados por NAD+ y FAD, lo que ayuda en la conversión de ADP en ATP.
Funciones de la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias
La cadena de transporte de electrones es un proceso importante en las mitocondrias. Discutamos su importancia en las mitocondrias en detalle.
Las funciones de la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias se enumeran a continuación:
- Dentro de las mitocondrias, ETC produce un gradiente electroquímico de protones transmembrana.
- Participa activamente en la producción de moléculas de trifosfato de adenosina en las mitocondrias.
- La cadena de transporte de electrones es la parte de la fosforilación oxidativa en la membrana mitocondrial eucariota.
- La conservación de la energía en forma de gradiente quimiosmótico es el propósito básico de la cadena de transporte de electrones.
¿Cuántos ATP se producen en la cadena de transporte de electrones?
El proceso de ETP da lugar a ATP al final. Veamos el número de ATP producido en este proceso.
Dentro de la membrana interna de las mitocondrias, la cadena de transporte de electrones produce aproximadamente 30-32 moléculas de ATP en el paso final según los últimos estudios.
Al final de este proceso, los electrones se desprenden de las moléculas de NADH y FADH2, lo que a su vez da como resultado una mayor generación de ATP. El oxígeno se utiliza directamente en el proceso y se convierte en agua al final.
Conclusión
Para concluir el artículo, podemos decir que la cadena de transporte de electrones ocurre en la membrana interna de las mitocondrias y es crucial para generar el gradiente de protones y, por lo tanto, la energía en forma de moléculas de ATP.
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