Fosforilación Oxidativa y Cadena de Transporte de Electrones

Fosforilación Oxidativa

• Los protones ingresan a la matriz mitocondrial a favor del gradiente debido a la diferencia de concentración y la atracción electrostática.
• NADH y FADH₂ donan electrones a la cadena de transporte de electrones (CTE).
• Los complejos I, III y IV bombean protones (H⁺) al espacio intermembrana creando un gradiente electroquímico.
• Los protones regresan a la matriz a través de la ATP sintasa (Complejo V), generando energía para unir ADP + Pi → ATP.
• El oxígeno es el aceptor final de electrones, combinándose con H⁺ para formar agua (H₂O).
• NADH produce 3 ATP al bombear protones en los complejos 1, 3 y 5.
• FADH₂ produce 2 ATP porque no bombea protones al complejo 1 debido a la unidireccionalidad del proceso.

Inhibidores y Desacoplantes de la Cadena de Transporte Electrónico

• Inhibidores:
  • El cianuro inhibe el gradiente de protones, deteniendo la producción de ATP y causando la muerte celular por asfixia por parálisis muscular.
• Desacoplantes:
  • No causan la muerte instantánea.
  • Impiden que el gradiente de protones se utilice para producir ATP.
  • Actúan como agujeros, permitiendo que los protones escapen y disminuyan los que llegan a la ATP sintasa.
• UCP1:
  • Permite el paso de protones sin pasar por la ATP sintasa para mejorar la termorregulación.
  • Asociado al tejido adiposo marrón y beige.

Mecanismos de Transporte

• El ATP se saca de la mitocondria intercambiándolo con el ADP del citosol mediante antiportes.
• La membrana interna mitocondrial es impermeable, dificultando el paso de sustancias como el NADH.
• Lanzadera del glicerol:
  • La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa se encuentra en la membrana, facilitando la entrada de NADH.
  • Proporciona 1 ATP.
  • Se producen 36 ATP en total.
• Lanzadera de malato-aspartato:
  • Entra malato mientras sale alfa-cetoglutarato.
  • Proporciona 3 ATP.
  • Se producen 38 ATP en total.

Estrés Oxidativo

• El O₂ es el aceptor final de la cadena de electrones, por lo que la mitocondria acumula especies reactivas de oxígeno (ROS), que son tóxicas.
• Enzimas como la superóxido dismutasa y la catalasa catalizan reacciones para obtener productos no tóxicos.

Gluconeogénesis

• La vía glucolítica ocurre en el citosol, mientras que la gluconeogénica ocurre en parte en el citosol y en parte en la mitocondria.
• El piruvato:
  • Se obtiene del lactato o de algunos aminoácidos.
• El oxalacetato:
  • Se obtiene de algunos aminoácidos.
• Solo el hígado y el riñón realizan la gluconeogénesis.
• La vía glucolítica y la gluconeogénica no funcionan simultáneamente.
• Durante la gluconeogénesis, el oxalacetato se convierte en otra molécula para cruzar la membrana mitocondrial y luego vuelve a ser oxalacetato.
• Si el piruvato es el sustrato inicial, cruza la membrana como malato y gasta NADH mitocondrial.
• Si el lactato es el sustrato inicial, cruza como aspartato sin gastar NADH mitocondrial, siendo un mejor sustrato gluconeogénico.
• El ciclo de Cori permite coordinar la glucólisis muscular con la gluconeogénesis hepática.