Fosforilación Oxidativa: Producción de ATP en la Mitocondria
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Fosforilación Oxidativa
La síntesis de ATP tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria, donde la ATP sintetasa cataliza la unión de un grupo fosfato al ADP mediante un enlace de alta energía. Esta reacción requiere un aporte significativo de energía, obtenida a través de la formación de un gradiente de protones en la membrana mitocondrial interna, generado por el transporte de electrones liberados durante las oxidaciones.
Transporte Electrónico
Los electrones presentes en las moléculas de NADH y FADH₂ son cedidos a unas moléculas transportadoras y pasan de unas a otras a favor de un gradiente de potenciales de oxidorreducción hasta un compuesto aceptor final (O₂). La liberación de energía por parte de los electrones, al descender a niveles más bajos, se utiliza para establecer un gradiente quimiosmótico a ambos lados de la membrana mitocondrial interna.
La cadena transportadora de electrones, presente en la respiración, consiste en moléculas asociadas a la membrana interna, capaces de aceptar y ceder electrones. Los transportadores de electrones de la cadena respiratoria están organizados en cuatro grandes complejos que se encuentran insertos en la membrana mitocondrial interna. El último complejo enzimático transfiere los electrones al oxígeno molecular, reduciéndolo para formar agua. En consecuencia, el oxígeno actúa como aceptor final de electrones en este sistema.
Formación del Gradiente Quimiosmótico
La energía que los electrones van perdiendo al pasar por estas moléculas transportadoras se emplea en bombear protones (H+) a través de la membrana mitocondrial interna. Estos protones se acumulan en el espacio intermembranoso. La acumulación de protones origina un gradiente electroquímico, creando una diferencia de concentración de protones entre las dos caras de la membrana mitocondrial interna.
Este gradiente electroquímico de protones, conocido como fuerza protón-motriz, representa un almacenamiento temporal de energía derivado de la diferencia de concentración de protones en la membrana mitocondrial interna.
Síntesis de ATP
En la membrana mitocondrial interna se encuentran situadas las enzimas ATPasas o ATP sintetasas, proteínas que atraviesan la membrana y contienen un canal en su interior. A través de él, los protones pueden volver a entrar en la matriz. El paso de los protones permite que las ATP-sintetasas sinteticen ATP.