Fosforilación Oxidativa y Metabolismo Energético

Fosforilación Oxidativa

• Proceso metabólico que genera ATP a partir de la oxidación de NADH y FADH2
• Es una vía aerobia, necesita oxígeno
• Se produce en la mitocondria, específicamente en la membrana interna.
• La energía liberada durante la fosforilación oxidativa se utiliza para bombear protones (H+) a través de la membrana mitocondrial interna, creando un gradiente electroquímico.
• Este gradiente se utiliza luego para impulsar la producción de ATP por la ATP sintasa

Formación de ADP/AMP

• La hidrólisis del enlace entre el segundo y tercer grupo fosfato en el ATP produce ADP, liberando una cantidad considerable de energía.
• La hidrólisis del enlace entre el primer y segundo grupo fosfato en el ATP produce AMP, liberando menos energía.
• La concentración de ATP, ADP y AMP en el cuerpo indica el estado energético:
  • Anabolismo: ATP > ADP, mayor disponibilidad de energía.
  • Catabolismo: ATP < ADP, menor disponibilidad de energía.

NADH y FADH2

• Son coenzimas reducidas (NADH, FADH2) que se obtienen de las vitaminas hidrosolubles niacina (B3) y riboflavina (B2).
• Se generan en la mitocondria durante el ciclo de Krebs, la glicólisis y la oxidación de ácidos grasos.
• Transportan electrones con alto potencial de transferencia, lo que les permite almacenar energía.
• Son precursores clave para la formación de ATP en la fosforilación oxidativa, ya que donan electrones a la cadena de transporte de electrones.

Cadena Transportadora de Electrones

• Serie de complejos proteicos que se encuentra en la membrana interna de la mitocondria.
• Transporta electrones de los coenzimas reducidos (NADH y FADH2) al oxígeno molecular.
• La energía liberada durante el transporte de electrones se utiliza para bombear protones (H+) a través de la membrana interna de la mitocondria.
• El oxígeno es el aceptor final de electrones, reaccionando con ellos para formar agua (H2O).
• Se compone de cuatro complejos proteicos principales:
  • Complejo I (NADH-coenzima Q reductasa): Transporta electrones del NADH a la coenzima Q.
  • Complejo II (Succinato-coenzima Q reductasa): Transporta electrones del FADH2 a la coenzima Q.
  • Complejo III (Coenzima Q-citocromo c reductasa): Transporta electrones de la coenzima Q al citocromo c.
  • Complejo IV (Citocromo c oxidasa): Transporta electrones del citocromo c al oxígeno molecular.

Complejos Proteicos

• Complejo I: Contiene flavoproteínas y ferrosulfoproteínas, las cuales poseen hierro y azufre, buenos conductores de electrones, y transportan hidrógeno.
• Complejo II: Compuesto por flavoproteínas y ferrosulfoproteínas.
• Complejo III: Incluye citocromos b y c1, así como ferrosulfoproteínas.
• Complejo IV: Contiene citocromos a y a3, además de iones de cobre (Cu), y transfiere electrones del citocromo c al oxígeno molecular para producir agua.

Formación de ATP

• La energía del gradiente de protones generado por la cadena transportadora de electrones se utiliza para impulsar la síntesis de ATP por la ATP sintasa.
• La ATP sintasa utiliza la energía del gradiente de protones para fosforilar ADP, formando ATP.

Ciclo de Ácido Cítrico

• Vía metabólica que conecta el metabolismo de los carbohidratos, las grasas y las proteínas.
• Genera NADH, FADH2, GTP y CO2 a partir de acetil-CoA.
• Los productos del ciclo de Krebs (NADH y FADH2) se utilizan en la fosforilación oxidativa para producir ATP.

Digestión y Absorción de Carbohidratos

• Los carbohidratos se deben digerir a monosacáridos para su absorción.
• La digestión de carbohidratos comienza en la boca con la amilasa salival.
• La amilasa pancreática continúa la digestión en el intestino delgado.
• Las enzimas del borde en cepillo del intestino delgado completan la digestión de los carbohidratos a monosacáridos:
  • Lactasa: Digiere la lactosa en glucosa y galactosa.
  • Sacarasa: Digiere la sacarosa en glucosa y fructosa.
  • Alfa-dextrinasa/Isomaltasa: Desramifica las dextrinas.
  • Glucoamilasa: Rompe los enlaces terminales.
• Los monosacáridos se absorben en el intestino delgado a través de diversos transportadores:
  • GLUT-5: Transporta fructosa.
  • SGLT-1: Transporta glucosa (requiere sodio).
  • GLUT-2: Transporta glucosa, galactosa y fructosa a la sangre.

Digestión de Proteínas

• La digestión de proteínas comienza en el estómago con la pepsina.
• La mayor parte de la digestión de proteínas ocurre en el duodeno y yeyuno por las proteasas pancreáticas:
  • Tripsina, quimotripsina y elastasa: Endopeptidasas que rompen enlaces peptídicos en el interior de las cadenas polipeptídicas.
  • Exopeptidasas: Enzimas que separan los aminoácidos de los extremos de las cadenas polipeptídicas.