cadena de transporte de electrones
la cadena de transporte de electrones utiliza los electrones de los portadores de electrones para crear un gradiente químico que se puede utilizar para potenciar la fosforilación oxidativa.,
objetivos de aprendizaje
describir cómo los electrones se mueven a través de la cadena de transporte de electrones
conclusiones clave
puntos clave
- la fosforilación oxidativa es la vía metabólica en la que los electrones se transfieren de donantes de electrones a aceptores de electrones en reacciones redox; esta serie de reacciones libera energía que se utiliza para formar ATP.
- Hay cuatro complejos de proteínas (etiquetado complejo I-IV) en la cadena de transporte de electrones, que están involucrados en el movimiento de electrones de NADH y FADH2 al oxígeno molecular.,
- El complejo I establece el gradiente de iones de hidrógeno bombeando cuatro iones de hidrógeno a través de la membrana desde la matriz hacia el espacio intermembrana.
- El complejo II recibe FADH2, que pasa por alto el complejo I, y entrega electrones directamente a la cadena de transporte de electrones.
- la ubiquinona (Q) acepta los electrones del complejo I y del complejo II y los envía al complejo III.
- El complejo III bombea protones a través de la membrana y pasa sus electrones al citocromo c para su transporte al cuarto complejo de proteínas y enzimas.,
- El complejo IV reduce el oxígeno; el oxígeno reducido entonces recoge dos iones de hidrógeno del medio circundante para hacer agua.
términos clave
- Grupo protésico: el componente no proteico de una proteína conjugada.
- complejo: una estructura que consiste en un átomo central, molécula o proteína débilmente conectada a los átomos, moléculas o proteínas circundantes.
- ubiquinona: sustancia liposoluble que es un componente de la cadena de transporte de electrones y acepta electrones de los complejos I y II.,
la fosforilación oxidativa es un método altamente eficiente para producir grandes cantidades de ATP, la unidad básica de energía para los procesos metabólicos. Durante este proceso, los electrones se intercambian entre moléculas, lo que crea un gradiente químico que permite la producción de ATP. La parte más vital de este proceso es la cadena de transporte de electrones, que produce más ATP que cualquier otra parte de la respiración celular.,
cadena de transporte de electrones
la cadena de transporte de electrones es el componente final de la respiración aeróbica y es la única parte del metabolismo de la glucosa que utiliza oxígeno atmosférico. El transporte de electrones es una serie de reacciones redox que se asemejan a una carrera de relevos. Los electrones pasan rápidamente de un componente al siguiente punto final de la cadena, donde los electrones reducen el oxígeno molecular, produciendo agua. Este requisito de oxígeno en las etapas finales de la cadena se puede ver en la ecuación general para la respiración celular, que requiere tanto glucosa como oxígeno.,
un complejo es una estructura que consiste en un átomo central, molécula o proteína débilmente conectada a átomos, moléculas o proteínas circundantes. La cadena de transporte de electrones es una agregación de cuatro de estos complejos (etiquetados de I A IV), junto con portadores móviles de electrones asociados. La cadena de transporte de electrones está presente en múltiples copias en la membrana mitocondrial interna de los eucariotas y la membrana plasmática de los procariotas.,
la cadena de transporte de electrones: la cadena de transporte de electrones es una serie de transportadores de electrones incrustados en la membrana mitocondrial interna que transporta electrones desde NADH y FADH2 al oxígeno molecular. En el proceso, los protones se bombean desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, y el oxígeno se reduce para formar agua.
complejo I
para empezar, dos electrones son llevados al primer complejo a bordo de NADH., El complejo I está compuesto por un mononucleótido de flavina (FMN) y una enzima que contiene hierro-azufre (Fe-S). La FMN, que se deriva de la vitamina B2 (también llamada riboflavina), es uno de varios grupos protésicos o cofactores en la cadena de transporte de electrones. Un grupo protésico es una molécula no proteica necesaria para la actividad de una proteína. Los grupos protésicos pueden ser orgánicos o inorgánicos y son moléculas no peptídicas unidas a una proteína que facilitan su función.
Los grupos protésicos incluyen coenzimas, que son los grupos protésicos de enzimas., La enzima en el complejo I es la NADH deshidrogenasa, una proteína muy grande que contiene 45 cadenas de aminoácidos. El complejo I puede bombear cuatro iones de hidrógeno a través de la membrana desde la matriz hacia el espacio intermembrana; es de esta manera que el gradiente de iones de hidrógeno se establece y mantiene entre los dos compartimentos separados por la membrana mitocondrial interna.
Q y complejo II
El complejo II recibe directamente FADH2, que no pasa a través del complejo I. El compuesto que conecta el primer y segundo complejos al tercero es ubiquinona (Q)., La molécula Q es liposoluble y se mueve libremente a través del núcleo hidrofóbico de la membrana. Una vez que se reduce a QH2, ubiquinona entrega sus electrones al siguiente complejo en la cadena de transporte de electrones. Q recibe los electrones derivados del NADH del complejo I y los electrones derivados del FADH2 del complejo II, incluyendo la Succinato deshidrogenasa. Esta enzima y FADH2 forman un pequeño complejo que entrega electrones directamente a la cadena de transporte de electrones, sin pasar por el primer complejo., Dado que estos electrones pasan por alto, y por lo tanto no energizan, la bomba de protones en el primer complejo, menos moléculas de ATP están hechas de los electrones FADH2. El número de moléculas de ATP obtenidas en última instancia es directamente proporcional al número de protones bombeados a través de la membrana mitocondrial interna.
complejo III
El tercer complejo está compuesto por citocromo b, otra proteína Fe-S, Centro Rieske (centro 2Fe-2S) y proteínas del citocromo c; este complejo también se llama citocromo oxidorreductasa. Las proteínas del citocromo tienen un grupo Heme protésico., La molécula del hemo es similar al hemo en la hemoglobina, pero lleva electrones, no oxígeno. Como resultado, el ion de hierro en su núcleo se reduce y oxida a medida que pasa los electrones, fluctuando entre diferentes estados de oxidación: Fe2+ (reducido) y Fe3+ (oxidado). Las moléculas de hemo en los citocromos tienen características ligeramente diferentes debido a los efectos de las diferentes proteínas que los unen, lo que hace que cada complejo. El complejo III bombea protones a través de la membrana y pasa sus electrones al citocromo C para su transporte al cuarto complejo de proteínas y enzimas., El citocromo c es el aceptor de electrones de Q; sin embargo, mientras Q lleva pares de electrones, el citocromo C puede aceptar solo uno a la vez.
complejo IV
el cuarto complejo está compuesto por las proteínas del citocromo c, A y a3. Este complejo contiene dos grupos hemo (uno en cada uno de los citocromos a y a3) y tres iones de cobre (un par de CuA y un CuB en el citocromo A3). Los citocromos mantienen una molécula de oxígeno muy firmemente entre los iones de hierro y cobre hasta que el oxígeno se reduce completamente., El oxígeno reducido recoge entonces dos iones de hidrógeno del medio circundante para producir agua (H2O). La eliminación de los iones de hidrógeno del sistema también contribuye al gradiente de iones utilizado en el proceso de quimiosmosis.