Cadena respiratoria se lleva a cabo dentro de la mitocondria en condiciones aeróbicas

1) La cadena respiratoria se lleva a cabo dentro de la mitocondria en condiciones aeróbicas, específicamente en la membrana interna de la mitocondria, o crestas mitocondriales como también se les conoce, en las etapas anteriores, las células han ganado 4 moléculas de ATP, a partir de la molécula original de la glucosa. Sin embargo, ha capturado muchos electrones energéticos en la formación de dos moléculas portadoras, el NADH y el FADH2. El proceso de respiración celular es un proceso donde se implica la formación de energía a partir de moléculas de ATP. Sin embargo, hasta este momento en las tres etapas que hemos visto anteriormente, solo se han formado 4 moléculas de ATP, esas moléculas no son suficientes para que la célula pueda obtener toda la energía necesaria para poder trabajar, a partir de los procesos anteriores se han formado una serie de electrones de alta energía; cada una de ellas había recogido dos de estos electrones.

2) Las moléculas de NADH van a depositar sus dos electrones y esos dos electrones cargados energéticamente van a hacer este recorrido, conforme van haciendo este recorrido  se van desplazando iones hidrogeno de la matriz mitocondrial al espacio intermembranal. Cuando hay un salto de este par de electrones a un componente nuevo se vuelven a pasar otro par de iones hidrogeno y cuando se salta al ultimo sucede los mismo. Al final, una molecula de NADH tiene la capacidad de transportar alrededor de 6 iones hidrogeno.

3) Las moléculas de FADH2 deposita sus electrones también pero en el segundo componente de la cadena transportadora, de tal manera que van a hacer este recorrido y van a dejar estos dos electrones, también estos dos componentes van a aportar dos iones H+.  Un punto muy importante, estos dos electrones que quedaron aquí están ya agotados energéticamente y si quedan ahí tienen que ser removidos para que este proceso pueda continuar. En este momento entra una molécula de oxígeno y se los lleva, combinándose con dos iones H+ para formar una molécula de agua. Lo que tenemos en ese momento es una diferencia de concentraciones iones H+, en la parte de la matriz mitocondrial se encuentran pocos iones H+ mientras que en el espacio intermembranal vamos a encontrar mayor concentración de ellos, esto lo que va a originar es una gradiente de concentración que va a hacer que se acumule energía potencial de ese lado.

4) Esa energía potencial va a hacer aprovechada para que una enzima (sintetizadora de ATP) permita el paso de estos iones H+, que tienen una energía acumulada hacia el espacio intermembranal. Entonces ellos van a recorrer ese camino, en el momento que van por el camino van soltando su energía y en ese momento entra una molécula de ADP para producir una molécula de ATP, es decir, aquí lo que vamos a ver es que por cada par de iones H+ que pasen por la molécula sintetizadora de ATP, se produce una molécula de ATP.

5) Recordemos que los NADH producían 6 H+, entonces al pasar en pares, lo que vamos a obtener es que por cada NADH se va a producir 3 ATP. Los FADH2, sólo tenían capacidad para producir 4H+ y como pasan en pares FADH nada más tiene la posibilidad de producir 2 ATP.

6) La cadena de transporte de electrones es un conjunto de cuatro (4) complejos enzimáticos  firmemente unidos dentro de la membrana interna de la mitocondria , además de Ubiquinona y Citocromo c, actuando todos en estrecha asociación, como transportadores electrónicos.

Existen 2 puntos de entrada a la cadena de transporte de electrones:

• Un Punto de entrada para la coenzima NADH (el complejo I) y
• Un Punto de entrada para la coenzima  FADH2 (la CoQ)

Las reacciones de la cadena de transporte de electrones se ordenan según el valor de sus potenciales de reducción, encontrándose el menos positivo en el extremo  izquierdo , y el más positivo a la derecha , por tanto los electrones fluyen sucesivamente a lo largo de la cadena hasta que finalmente son transferidos al oxigeno (O2).

Esta contienen unas clases especiales de proteínas:

1. FLAVOPROTEÍNAS
2. PROTEÍNAS  FE-S
3. CITOCROMOS .

Flavoproteínas

En la cadena respiratoria hay  2 flavoproteínas, estas contienen  FMN (flavin mononucleotido) o FAD (flavin adenina dinucleotido) fuertemente unidos, las cuales  no se disocian de la enzima  durante su oxidación y reducción, por lo que se comportan como grupos prostéticos. Estas son:

1. La enzima: NADH deshidrogenasa (también llamada NADH-Q oxidorreductasa o Complejo I) , contiene FMN que recibe los hidrógenos del NADH.
2. La enzima: Succinato deshidrogenasa(también llamada Complejo II), contiene FAD que recibe los hidrógenos del  Succinato.

Proteínas ferrosulfuradas (Proteinas con Centros hierro-azufre (Fe-S))

Los Centros hierro-azufre, son grupos prostéticos no hemo, consistiendo de  átomos de Fe unidos a S inorgánico y a 4 átomos de S de los residuos cisteína de la proteína. Éstos centros Fe-S aceptan y liberan electrones, uno a la vez.

Coenzima Q

Es el único transportador de electrones de la CR que no es una proteína. Es un transportador de átomos de hidrógeno (protones + electrones), desde las flavoproteínas Complejo I y II, hacia los citocromos. Se le llama Ubiquinona ( por su ubicuidad , es  una quinona que se encuentra en todas partes )

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