Cadena transportadora de electrones
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La Cadena Transportadora de Electrones constituye junto a la fosforilación oxidativa uno de los dos procesos que integran la cadena respiratoria. En este proceso se oxidan los cofactores que previamente se redujeron en el Ciclo de Krebs, y los electrones que ellos ceden son transportados a lo largo de la secuencia de reacciones de oxidación reducción, hasta el aceptor final de electrones, que es el oxígeno.
Sumario
Funcionamiento de la cadena transportadora de electrones
Hay que aclarar que el orden en que se transportan los electrones siempre es el mismo y que en la mayoría de los casos el sustrato va a ser el NADH, formado en el Ciclo de Krebs, que al ser oxidado a NAD+ puede reincorporarse a dicho ciclo. Los cofactores reducidos al transitar por los distintos complejos que forman dicha cadena transportadora van a ser oxidados liberándose energía, que es transformada en un gradiente de protones. Esta energía se utilizará más adelante en el proceso de la fosforilación oxidativa para la formación de ATP.
Componentes de la cadena transportadora de electrones
En la membrana interna de la mitocondria donde se desarrollan estas reacciones de oxidación-reducción se encuentran diferentes transportadores de electrones, algunos de los cuales también transportan protones.
- Flavoproteínas: proteínas unidas a un grupo de flavina.
- Hemoproteínas o citocromos: proteínas unidas a un grupo hemo.
- Ferrosulfoproteínas: proteínas unidas a complejos de hierro y azufre.
- Cuproproteínas: proteínas unidas al cobre.
- Ubiquinona (coenzima Q): biomolécula lipídica no unida a proteína.
Estos componentes no se encuentran aislados en la membrana, se asocian formando complejos funcionales.
Complejos de la cadena transportadora de electrones
- Complejo I: NADH - CoQ reductasa.
- Complejo II: Succínico - CoQ reductasa.
- Complejo III: CoQH2, - citocromo c reductasa.
- Complejo IV: Citocromo c oxidasa.
Regulación de la velocidad del transporte de electrones
Para que se lleve a cabo la cadena transportadora de electrones es necesario contar con tres factores imprescindibles:
- Cofactores reducidos que van a ser oxidados en el proceso.
Los cofactores reducidos provienen del Ciclo de Krebs, y al aumentar la concentración de estos cofactores se incrementa la velocidad de la cadena transportadora. Recordemos que los cofactores reducidos son los sustratos de la cadena transportadora. Si disminuye la concentración de los cofactores reducidos, la velocidad de la cadena transportadora también disminuye.
- Oxígeno como aceptor final de electrones, que va a ser convertido en agua.
El oxígeno recibe los electrones cedidos por el Complejo IV, lo que posibilita que los componentes del complejo se oxiden y puedan aceptan los electrones que le cede el Complejo III. En caso de que disminuyan las concentraciones de O2 la cadena de transporte se reprime, causando la disminución de la velocidad del transporte de electrones. Bastaría considerar que si el Complejo IV no puede ceder sus electrones al O2, se mantiene reducido y no puede aceptar los electrones que le cede el Complejo III. Este proceso continuaría extendiéndose como un embotellamiento en una autopista.
- Energía transformada en un gradiente de protones.
Si se considera que el transporte de electrones y la formación del gradiente de protones se encuentran acoplados, la imposibilidad de realizar uno de estos procesos causaría la inhibición del otro.
Inhibidores
El cianuro y el monóxido de carbono son dos de los compuestos que inhiben al Complejo IV de la citocromo oxidasa. Ellos ocasionan la muerte debida, entre otros factores a la inhibición de este complejo, lo cual impide el paso de electrones por la cadena transportadora de electrones. Esto a su vez impide la formación del gradiente de protones y de la energía que este produce. El resultado de estos procesos es la imposibilidad de formar nuevo ATP, lo que conlleva a la muerte del organismo.
Desacopladores
Existen drogas como el 2,4-dinitrofenol que impiden que se forme el gradiente de protones. Esta droga permeabiliza la membrana a los protones, lo que ocasiona que retornen a la matriz mitocondrial. Al ocurrir este proceso, o similares, se acelera el transporte de electrones, en un intento por mantener el gradiente de protones, consumiendo más oxígeno y generando calor producto de la energía que se libera al disiparse el gradiente de protones. Es necesario considerar, que el desacoplamiento puede ocurrir en otras condiciones que no impliquen la intoxicación por ingestión o aspiración de compuestos dañinos, sino que es un mecanismo biológico de termogénesis (produce calor) y el tejido adiposo negro, rico en mitocondrias se especializa en este proceso.
Véase también
Fuentes
- Cardellá Rosales L. Respiración celular. En: Cardellá Rosales L. Bioquímica Humana. La Habana: Editorial Ciencias Médicas; 2007: p. 116-123.
- Cadena transportadora de electrones. En: Cardellá Rosales L, Hernández Fernández R. Bioquímica Médica Vol.3. La Habana: Editorial Ciencias Médicas; 1999: p. 662-682.
