Resumen Completo de la Cadena Transportadora de Electrones y Fosforilación Oxidativa PDF

CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA 1. La cadena transportadora de electrones es el proceso mediante el cual, los electrones cedidos por el NADH y FADH2 (producto de todas las reacciones del catabolismo) es utilizado para reducir el O2 a H2O. 2. La energía electroquímica l...

CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA 1. La cadena transportadora de electrones es el proceso mediante el cual, los electrones cedidos por el NADH y FADH2 (producto de todas las reacciones del catabolismo) es utilizado para reducir el O2 a H2O. 2. La energía electroquímica liberada durante este proceso es utilizada para sintetizar ATP mitocondrial, en un proceso conocido como fosforilación oxidativa. 3. Los complejos I, II, III y IV, son proteínas complejas insertadas en la membrana mitocondrial interna y portadores de grupos prostéticos capaces de aceptar y donar electrones. 4. El complejo I, recibe los electrones del NADH y contiene los grupos prostéticos FMN y Fe-S. Puede bombear 4 protones de la matriz mitocondrial, al espacio intermembrana. 5. El complejo II, corresponde a la enzima succinato deshidrogenasa del ciclo de Krebs y contiene los grupos prostéticos FADH2 y Fe-S. 6. El complejo III, recibe los electrones de la coenzima Q y contiene los grupos prostéticos citocromo b y citocromo c1. Puede bombear 4 protones de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana. 7. El complejo IV, recibe los electrones del citocromo C y contiene los grupos prostéticos citocromo a y citocromo a3. Puede bombear 2 protones de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana. 8. La coenzima Q es un compuesto pequeño y liposoluble que se mueve libremente en el interior de la membrana mitocondrial interna. Recoge los electrones del complejo I o del complejo II y los lleva al complejo III. 9. El citocromo C, es una pequeña proteína hidrosoluble que se mueve libremente en el espacio intermembrana. Recoge los electrones del complejo III y los lleva al complejo IV. 10. El último aceptor de electrones en la cadena respiratoria es el O2, entonces se reduce a H2O y termina el proceso. 11. Por cada par de electrones que pasan desde el NADH hasta el oxígeno, se pueden bombear 10 protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana. 12. Por cada par de electrones que pasan desde el FADH2 hasta el oxígeno, se pueden bombear 6 protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana. 13. El bombeo de los protones de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, crea un gradiente electroquímico o polarización, quedando cargando negativamente del lado de la matriz y positivo del lado del espacio intermembrana. 14. Los protones acumulados en el espacio intermembrana, regresan a la matriz mitocondrial por el complejo V, llamado también ATP sintasa. 15. El complejo V contiene dos subunidades: a) Fo: Fracción sensible a oligomicina que se encuentra anclada a la membrana interna y gira con la fuerza de los protones. Para una vuelta completa de Fo (360°), se requiere del paso de 9 protones a través del poro protónico. b) F1: Fracción proyectada a la matriz mitocondrial formada por 6 subunidades (3 alfa y 3 beta). Contiene tres sitios catalíticos denominados beta vacía, beta ADP y beta ATP. En una vuelta completa de Fo, F1 puede sintetizar 3 ATP. 16. Para la síntesis de 1 ATP, se requiere la fuerza de 3 protones, sin embargo se considera un protón adicional teniendo en cuenta que el ATP deberá ser expulsado al citosol para su uso en el anabolismo y que este proceso requiere también energía. 17. Ya que el NADH puede bombear 10 H+ al espacio intermembrana, cuando éstos regresen a la matriz mitocondrial, el complejo V podrá sintetizar 2.5 ATP para el anabolismo. 18. Ya que el FADH2 puede bombear 6 H+ al espacio intermembrana, cuando estos regresen a la matriz mitocondrial, el complejo V podrá sintetizar 1.5 ATP para el anabolismo. 19. El NADH generado en el citosol, como el de la glucólisis, deberá entrar a las mitocondrias para poder ceder sus electrones. Este proceso requiere de la lanzadera malato-aspartato, en la cual intervienen las enzimas: aspartato transaminasa y malato deshidrogenasa. 20. Los inhibidores del flujo de electrones, son compuestos tóxicos que bloquean el paso de los electrones a través de los diferentes complejos. La rotenona y el amital bloquean el complejo I, la antimicina bloquea al complejo III y el cianuro, monóxido de carbono y ácido sulfhídrico, bloquean el complejo IV. Estos últimos compiten con el oxígeno molecular por los electrones al final de la cadena respiratoria. 21. La intoxicación con los agentes bloqueadores de la cadena transportadora de electrones, causa muerte por asfixia, ya que no se completa la respiración celular. Al mismo tiempo, la síntesis de ATP disminuye al no poderse bombear los protones al espacio intermembrana. 22. Los agentes desacopladores son aquellos que impiden la fosforilación oxidativa (síntesis de ATP), sin intervenir con la cadena transportadora de electrones. 23. Los agentes desacopladores, pueden ser de dos tipos: a) NO FISIOLÓGICOS: Estos compuestos, se roban los protones del espacio intermembrana y los pasan a la matriz mitocondrial disminuyendo el gradiente electroquímico. El resultado es una disminución en la síntesis de ATP. Un ejemplo es el 2, 4 dinitrofenol. b) FISIOLÓGICOS: Son proteínas como la llamada “termogenina”, que crean un canal por donde regresan los protones a la matriz mitocondrial. No hay producción de ATP y la energía se libera como CALOR en un proceso se llamado termogénesis. 24. El tejido adiposo pardo es muy abundante durante el desarrollo embrionario y en el recién nacido. En estos adipocitos, las gotículas de lípidos están rodeadas de mitocondrias ricas en termogenina. Durante la beta oxidación, el NADH generado cede sus electrones a la cadena transportadora de electrones, pero no hay síntesis de ATP, de manera que la energía se escapa en forma de calor. El calor se transfiere a la sangre y aumenta la temperatura corporal. 25. El tejido adiposo blanco, se caracteriza porque sus gotículas de lípidos están rodeadas de proteínas (perilipinas). Cuando los triglicéridos se degradan, los ácidos grasos salen de las células para transportarse por el torrente sanguíneo hacia otros tejidos, donde servirán para la beta oxidación y para la síntesis de ATP. 26. En resumen: los triglicéridos del tejido adiposo pardo se oxidan en las mitocondrias contenidas en él y su función es generar calor. Los triglicéridos del tejido adiposo blanco, se degradan ahí, pero los ácidos grasos libres se oxidarán en las mitocondrias de otros tejidos para obtener ATP. 27. Los radicales libres son especies reactivas de oxígeno (ROS). Son moléculas muy inestables porque tienen electrones desapareados, por lo cual van a buscar estabilizarse oxidando a otras moléculas como los ácidos nucleicos, proteínas y los lípidos de las membranas celulares. La oxidación de los componentes celulares no es deseable porque son responsables del envejecimiento celular. 28. Los radicales libres se forman inevitablemente y en pequeñas cantidades en las mitocondrias durante la reducción del O2 a H2O, es decir en el último paso de la cadena respiratoria. Estos radicales libres son: el radical súper óxido, el peróxido de hidrógeno y el radical hidroxilo. 29. Para contrarrestar el efecto nocivo de los radicales libres, las células cuentan con antioxidantes naturales como por ejemplo: la enzima catalasa que descompone el H2O2 en O2 y H2O; el glutatión reducido (GSH) y el NADPH. 30. Otros antioxidantes se pueden adquirir de la dieta: vitamina C, vitamina E, Polifenoles (frutos rojos), vitamina A, entre otros.