Cadena de transporte de electrones y producción de energía

En biología celular, el cadena de transporte de electrones Es uno de los pasos en los procesos de su célula que producen energía de los alimentos que come.

Es el tercer paso de la aeróbica. respiración celular. La respiración celular es el término que describe cómo las células de su cuerpo producen energía a partir de los alimentos consumidos. La cadena de transporte de electrones es donde se genera la mayoría de las células de energía que necesitan operar. Esta "cadena" es en realidad una serie de proteína complejos y moléculas transportadoras de electrones dentro de la membrana interna de la célula mitocondrias, también conocido como el centro neurálgico de la célula.

Se requiere oxígeno para la respiración aeróbica ya que la cadena termina con la donación de electrones al oxígeno.

Conclusiones clave: cadena de transporte de electrones

A medida que los electrones se mueven a lo largo de una cadena, el movimiento o impulso se usa para crear trifosfato de adenosina (ATP). El ATP es la principal fuente de energía para muchos procesos celulares, incluidos músculo contracción y división celular.

La energía se libera durante el metabolismo celular cuando el ATP es hidrolizado. Esto sucede cuando los electrones pasan a lo largo de la cadena del complejo proteico al complejo proteico hasta que se donan al agua que forma oxígeno. El ATP se descompone químicamente en difosfato de adenosina (ADP) al reaccionar con agua. ADP a su vez se utiliza para sintetizar ATP.

Con más detalle, a medida que los electrones pasan a lo largo de una cadena desde el complejo de proteínas al complejo de proteínas, la energía es liberados y los iones de hidrógeno (H +) son bombeados fuera de la matriz mitocondrial (compartimento dentro del interior membrana) y en el espacio intermembrana (compartimento entre las membranas internas y externas). Toda esta actividad crea tanto un gradiente químico (diferencia en la concentración de la solución) como un gradiente eléctrico (diferencia en la carga) a través de la membrana interna. A medida que se bombean más iones H + en el espacio intermembrana, se formará una mayor concentración de átomos de hidrógeno hacia arriba y fluye de regreso a la matriz simultáneamente impulsando la producción de ATP por el complejo proteico ATP sintasa

La ATP sintasa utiliza la energía generada por el movimiento de iones H + en la matriz para la conversión de ADP a ATP. Este proceso de oxidación de moléculas para generar energía para la producción de ATP se llama oxidativo. fosforilación.

El primer paso de la respiración celular es glucólisis. La glucólisis ocurre en el citoplasma e implica la división de una molécula de glucosa en dos moléculas del compuesto químico piruvato. En total, se generan dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH (alta energía, molécula portadora de electrones).

El segundo paso, llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs, es cuando el piruvato se transporta a través de las membranas mitocondriales externas e internas hacia la matriz mitocondrial. El piruvato se oxida aún más en el ciclo de Krebs produciendo dos moléculas más de ATP, así como NADH y FADH ₂ moléculas. Electrones de NADH y FADH₂ son transferidos al tercer paso de la respiración celular, la cadena de transporte de electrones.

Existen cuatro complejos proteicos que forman parte de la cadena de transporte de electrones que funciona para pasar electrones por la cadena. Un quinto complejo de proteínas sirve para transportar hidrógeno. iones de vuelta a la matriz. Estos complejos están incrustados dentro de la membrana mitocondrial interna.

NADH transfiere dos electrones al Complejo I, lo que resulta en cuatro H⁺ iones que se bombean a través de la membrana interna. NADH se oxida a NAD⁺, que se recicla nuevamente en el ciclo de Krebs. Los electrones se transfieren del Complejo I a una molécula portadora de ubiquinona (Q), que se reduce a ubiquinol (QH2). Ubiquinol lleva los electrones al Complejo III.

FADH₂ transfiere electrones al Complejo II y los electrones pasan a la ubiquinona (Q). Q se reduce a ubiquinol (QH2), que transporta los electrones al Complejo III. No h⁺ Los iones son transportados al espacio intermembrana en este proceso.

El paso de electrones al Complejo III impulsa el transporte de cuatro H más⁺ iones a través de la membrana interna. QH2 se oxida y los electrones se pasan a otra proteína transportadora de electrones citocromo C.

El citocromo C pasa electrones al complejo proteico final en la cadena, Complejo IV. Dos H⁺ Los iones se bombean a través de la membrana interna. Los electrones luego pasan del Complejo IV a un oxígeno (O₂) molécula, haciendo que la molécula se divida. Los átomos de oxígeno resultantes toman rápidamente H⁺ iones para formar dos moléculas de agua.

ATP sintasa mueve H⁺ iones que fueron bombeados fuera de la matriz por la cadena de transporte de electrones de vuelta a la matriz. La energía del influjo de protones dentro de la matriz se usa para generar ATP mediante la fosforilación (adición de un fosfato) de ADP. El movimiento de iones a través de la membrana mitocondrial selectivamente permeable y hacia abajo de su gradiente electroquímico se llama quimiosmosis.

NADH genera más ATP que FADH₂. Por cada molécula de NADH que se oxida, 10 H⁺ los iones se bombean al espacio intermembrana. Esto produce aproximadamente tres moléculas de ATP. Porque FADH₂ ingresa a la cadena en una etapa posterior (Complejo II), solo seis H⁺ los iones se transfieren al espacio intermembrana. Esto representa aproximadamente dos moléculas de ATP. Se generan un total de 32 moléculas de ATP en el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa.

• "Transporte de electrones en el ciclo energético de la célula". Hiperfísica, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/etrans.html.
• Lodish, Harvey y col. "Transporte de electrones y fosforilación oxidativa". Biología Celular Molecular. 4ta Edición., Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU., 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21528/.