Fosforilación Oxidativa: Mecanismos y Componentes Clave
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Teoría Quimiosmótica y Fosforilación Oxidativa
La **teoría quimiosmótica** explica cómo la energía liberada durante el transporte de electrones se utiliza para generar un gradiente electroquímico de protones, que a su vez impulsa la síntesis de ATP.
Los **complejos I, III y IV** actúan como **bombas de protones**. La fuerza motriz del protón, debida a la diferencia del potencial electroquímico, impulsa la síntesis del ATP. Los protones solo pueden penetrar a la matriz a partir de canales específicos (**Fo**). El retorno de los protones a la matriz promueve la síntesis del ATP a través de la **ATP sintasa**.
El **modelo quimiosmótico** describe cómo los electrones del NADH pasan a través de una cadena de transportadores distribuidos en la membrana interna mitocondrial.
Inhibición de la Cadena Respiratoria
Los **desacopladores**, como el **2,4-dinitrofenol** y la **termogenina**, inhiben la cadena respiratoria al desacoplar el transporte de electrones de la síntesis de ATP.
Coenzima Q (Ubiquinona)
La **coenzima Q** u **ubiquinona** es una molécula pequeña e hidrofóbica que difunde libremente sobre la membrana lipídica. Transfiere electrones desde el NADH, succinato, oxidación de ácidos grasos y la hidrólisis de triacilglicerol.
Citocromos
Los **citocromos** son hemoproteínas que experimentan óxido-reducción a través del metal que forma el complejo en ellos: Fe (b, c) y Cu (a).
- **Citocromo b**: (complejo III), proteína integral.
- **Citocromo c**: proteína pequeña, asociada a la membrana interna.
- **Citocromo a**: (Complejo IV): citocromo oxidasa, proteína integral, cataliza el último paso del transporte electrónico: la reducción del oxígeno al agua.
Ciclo Q
El **ciclo Q** adapta el cambio entre el transportador de dos electrones, la ubiquinona, y otros transportadores de electrones.
Complejo V: ATP Sintasa
El **complejo V** es la **ATP sintasa**.
- **F1**: Proteína periférica de la membrana.
- **Fo**: Proteína integral de la membrana. Forma un canal de protones. El flujo de protones hace que Fo rote e impulse la producción de ATP en F1.
Complejo II: Succinato Deshidrogenasa
El **complejo II** es la **succinato deshidrogenasa**. Contiene un grupo hemo y sitio de unión para la ubiquinona. La enzima se encuentra ligada a la membrana, única ligada a la membrana, ubiquinol.
Complejo I: NADH Deshidrogenasa
El **complejo I** es la **NADH deshidrogenasa**. Contiene: Mononucleótido de flavina (FMN) y centros de Hierro-azufre (Fe-S). Es la enzima NADH ubiquinona.
Transporte Electrónico
El **transporte electrónico** es la transferencia de electrones desde el NADH y el succinato a través de las flavoproteínas, ubiquinona, proteínas ferrosulfuradas y citocromos hasta el O2.
- **Transportadores electrónicos**: proteínas integrales que pueden aceptar o donar 1 o 2 electrones.
- **ETF**: Flavoproteína transferidora de electrones.
- **Fe-S**: Proteína hierro – azufre.
- **FAD**: Flavín adenín dinucleótido.