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Funcionamiento de la cadena de electrones

Publicado por Ramón Contreras

La cadena de electrones es una parte esencial del metabolismo de los seres vivos. Gracias a ella tanto los procariotas, bacterias y arqueas, como los eucariotas obtienen la mayor parte de la energía que necesitan para vivir. Puedes leer más sobre su importancia en el artículo que le dedicamos aquí (próximamente).

La cadena de electrones es un conjunto de complejos enzimáticos que están, la mayoría de ellos anclados a algún tipo de membrana. En los procariotas la cadena de electrones se lleva a cabo en la membrana celular, mientras que en los eucariotas se encuentra en la membrana de las mitocondrias.

El objetivo de la cadena de transporte de electrones es crear una diferencia de potencial entre dos lados de una membrana, translocado protones (H+), para que la ATP sintasa puede sintetizar ATP. En total la cadena de transporte de electrones está formada por 4 complejos enzimáticos, con los que colabora una citocromo c soluble y cuyos esfuerzos conjuntos hacen posible la actividad de la ATP sintasa, que será la encargada última de la obtención de energía; de la que puedes leer más aquí (próximamente).

El complejo I, NADH – ubiquinona reductasa, (una NADH deshidrogenasa) es capaz de coger el poder reductor en forma de protones, H+, del NADH y reducir la ubiquinona (o coenzima Q, CoQ), en ubiquinol (CoQH2), mediante la flavín mononucleótido (FMN se hidroliza a FMNH2) del complejo I. Para ello el complejo I transporta 4 protones del exterior de la membrana al interior. Además el complejo I adquiere 2 electrones del NADH, que pasa también a la CoQH2.

El complejo II, succinato deshidrogenasa, también es capaz de introducir en la cadena electrones. En este caso la energía se obtiene de la conversión del succinato a fumarato (en el ciclo de Krebs), que genera un FADH2, otra molécula reductora, que cederá sus protones a la CoQ, aunque sin paso de protones al otro lado de la membrana (si la cadena empieza en el complejo II se generará posteriormente 1 ATP menos en la ATP sintasa).

La CoQH2 cargada en los complejos I y II transfiere su energía, en forma de electrones, al complejo III. Que presenta actividad CoQ- citocromo c reductasa. Adicionalmente en el complejo III se liberan los H2 del CoQH2, creándose un gradiente de protones entre los dos lados de la membrana. Eta diferencia de potencial creada por los complejos I y III es suficiente para la formación del ATP. El complejo III, por lo tanto, transfiere 2 e a un molécula de citocromo c.

Al entrar en contacto el citocromo c con el complejo IV tiene actividad citocromo oxidasa. Este es el elemento de la cadena de transporte que reuiqere oxígeno molecular. Puesto que forma agua a partir de ½ O, 2H+ y 2 e+. Además el complejo IV transloca durante la oxidación del citocromo un H+ al otro lado de la membrana, contribuyendo al gradiente de protones.

Si la cadena empieza en el complejo I, con la oxidación del NADH se transportan 3 H+ y se forma una molécula de agua (H2O), lo que supone la energía suficiente para la síntesis de 3 ATP. Mientras que si el proceso empieza en el complejo II y la reducción del FADH, se obtienen solo 2 protones y se forman una molécula de agua y 2 ATP por cada oxígeno consumido.

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