¿Cuáles son los reactivos de la cadena de transporte de electrones?

Escrito por christopher robison | Traducido por blas isaguirres
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¿Cuáles son los reactivos de la cadena de transporte de electrones?
La ETC toma lugar adentro de la mitocondria, organelas pequeñas que producen energía que residen en cada célula. (Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images)

La cadena de transporte de electrones (ETC) es el proceso bioquímico que produce la mayor parte de combustible de una célula en los organismos aerobios. Esto implica la acumulación de una fuerza motriz de protones (PMF), que permite la producción de ATP, el principal catalizador de reacciones celulares. La ETC es una serie de reacciones redox en la que los electrones se transfieren desde los reactivos a proteínas mitocondriales. Esto le da a las proteínas la capacidad para mover protones a través de un gradiente electroquímico, formando la PMF.

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El ciclo del ácido cítrico se introduce en la ETC

Los reactivos bioquímicos principales de la ETC son el succinato de donantes de electrones e hidrato de nicotinamida adenina dinucleótido (NADH). Éstos son generados por un proceso llamado el ciclo del ácido cítrico (CAC). Grasas y azúcares se descomponen en moléculas más simples, tales como piruvato, que luego alimentan el CAC. El CAC quitan energía a partir de estas moléculas para producir las moléculas densas en electrones necesarias por el ETC. El CAC produce seis moléculas de NADH y se sobrepone con la ETC cuando forma succinato, el otro reactivo bioquímico.

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La glucosa y azúcares similares proveen combustible para el ciclo de ácido cítrico luego de que se descomponen por la glucólisis. (Photos.com/AbleStock.com/Getty Images)

NADH y FADH2

La fusión de una molécula precursora pobre en electrones llamada nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) con un protón forma el NADH. El NADH se produce dentro de la matriz mitocondrial, la parte más interna de la mitocondria. Las distintas proteínas de transporte de las ETC se encuentran en la membrana mitocondrial interna, que rodea la matriz. El NADH dona electrones a una clase de proteínas ETC llamada NADH deshidrogenasas, también conocidas como Complex I. Esto descompone al NADH en NAD+ y un protón, transportando cuatro protones fuera de la matriz en el proceso, aumentando la PMF. Otra molécula llamada flavina adenina dinucleótido (FADH2) desempeña un papel similar al de un donador de electrones.

Succinate y QH2

La molécula de succinato es producida por uno de los pasos intermedios del CAC y es posteriormente degradado a fumarato para ayudar a formar el donador de electrones dihidroquinona (QH2). Esta parte del CAC se solapa con la ETC: el QH2 potencia una proteína de transporte llamada Complex III, que actúa para expulsar protones adicionales de la matriz mitocondrial, aumentando la PMF. Complex III activa un complejo adicional llamado Complex IV, que libera aún más protones. Por lo tanto, la degradación de succinato a fumarato resulta en la expulsión de numerosos protones de la mitocondria a través de dos complejos de proteínas que interactúan.

Oxígeno

Las células aprovechan la energía a través de una serie de reacciones lentas y controladas de combustión. Moléculas tales como piruvato y succinato liberan energía útil cuando se queman en presencia de oxígeno. Los electrones en la ETC eventualmente pasan a oxígeno, que se reduce a agua (H2O), absorbiendo cuatro protones en el proceso. De esta manera, el oxígeno actúa tanto como un receptor terminal de electrones (es la última molécula para obtener los electrones de la ETC) y un reactivo esencial. La ETC no puede ocurrir en ausencia de oxígeno, por lo que las células privadas de oxígeno recurren a la respiración anaeróbica altamente ineficiente.

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La fermentación llevada a cabo por la levadura durante la producción de vino es una forma de resperiación anaeróbica. (Justin Sullivan/Getty Images News/Getty Images)

ADP y Pi

El objetivo final de la ETC es producir la molécula de alta energía trifosfato de adenosina (ATP) para catalizar reacciones bioquímicas. Los precursores de ATP, adenosina difosfato (ADP) y fosfato inorgánico (Pi) son fácilmente importados en la matriz mitocondrial. Se necesita una reacción de alta energía para unir al ADP y Pi juntos, que es donde el PMF trabaja. Al permitir que los protones vuelvan a la matriz, se produce la energía de trabajo, forzando la formación de ATP a partir de sus precursores. Se estima que 3,5 hidrógenos deben entrar en la matriz para la formación de cada molécula de ATP.

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