Respiración celular
¿Para qué necesitamos oxígeno?
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Para vivir.•
Para que las células puedan usar esta molécula durante la fosforilación oxidativa, la etapa final de la respiración celular.•
Se calcula que hasta el 90% de la energía celular en forma de ATP es producida de esta forma.Respiración celular
Fosforilación oxidativa
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Es un proceso metabólico llevado a cabo en la mitocondria, que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosina trifosfato (ATP).•
La fosforilación oxidativa se conforma de dos componentes estrechamente relacionados:a)
la cadena de transporte de electronesb)
la quimiosmosis.Respiración celular
a) Cadena de transporte de electrones
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La cadena de transporte de electrones es una serie de proteínas y moléculas orgánicas que se encuentran en la membrana interior de la mitocondria.•
Los electrones pasan de un miembro de la cadena de transporte al siguiente en una serie de reacciones redox.Respiración celular
b) Quimiosmosis
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Proceso en el cual la energía liberada en estas reacciones se captura como un gradiente de protones, el cual se utiliza a su vez para para formar ATP.En conjunto, la cadena de transporte de electrones y la quimiosmosis constituyen la fosforilación oxidativa.
Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Complejos
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El complejo I es bastante grande, recibe a los e- en su flavoproteína. El FMN traslada los e- a otra proteína dentro del complejo I, llamada proteína Fe-S que, a su vez, transfiere los electrones a un pequeño acarreador móvil llamado ubiquinona (Q).Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Complejos
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Es el complejo II formado por proteínas de hierro y azufre que reciben a los e- que provienen del FADH2 y los transfiere a la ubiquinona (Q), el mismo acarreador móvil que recolecta los electrones del complejo I.Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Complejos
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Después de los dos primeros complejos, los electrones del NADH y del FAD2 recorren exactamente la misma ruta.•
El complejo I y el II transfieren sus electrones a la ubiquinona (Q) que se reduce y transforma en QH2, se transporta por la membrana y entrega sus electrones al complejo III.Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Complejos
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El complejo III tiene una proteína hierro-azufre (Fe-S), y otras dos proteínas conocidas como citocromos.•
En el complejo III los electrones pasan de un citocromo hacia una proteína hierro-azufre y luego a un segundo citocromo para, finalmente, ser transferidos fuera del complejo hacia un acarreador de electrones móvil (el citocromo C).Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Complejos
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El cit C transporta los electrones hacia el complejo IV donde se bombea el último lote de iones de H+ a través de la membrana.•
Al igual que el complejo I, el complejo III bombea protones desde la matriz hacia el espacio intermembranal y contribuye así al gradiente de concentración de H+.Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Complejos
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El citocromo C entrega los e- del complejo III al último complejo de la cadena de transporte de electrones, el complejo IV.•
Ahí, los electrones atraviesan otros dos citocromos más, con ayuda de un ion de cobre cercano; luego transfiere los e- al O2, rompe el oxígeno y forma dos moléculas de agua.Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Proceso
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Todos los electrones que provienen de moléculas de NADH y FADH2 producidas en fases más tempranas de la respiración celular (glucólisis, oxidación del piruvato y el ciclo del ácido cítrico) entran a la cadena de transporte de electrones.Respiración celular
Coenzimas NAD+ y NADH
• La nicotinamida adenina dinucleótido (abreviada NAD+ y también llamada difosfopiridina nucleótido y Coenzima I) es una coenzima que se encuentra en todas las células vivas.
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Cadena de transporte de electrones-Proceso
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El NADH es muy bueno donando electrones en reacciones redox, por lo que puede transferir sus electrones directamente al complejo I y se transforma otra vez en NAD+.•
El movimiento de los electrones a través del complejo I en una serie de reacciones redox libera energía, la cual usa el complejo para bombear protones desde la matriz hacia el espacio intermembranal.Respiración celular
Coenzimas FAD y FADH
2Respiración celular
Cadena de transporte de electrones-Proceso
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El FADH2 no es tan bueno para donar electrones como el NADH, por lo que no puede transferir sus electrones hacia el complejo I.•
En su lugar, introduce los electrones a la cadena de transporte a través del complejo II, el cual no bombea protones a través de la membrana.Respiración celular
Quimiosmosis
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Los complejos I, III y IV de la cadena de transporte de electrones son bombas de protones.•
Este bombeo (fuerza protón-motriz) genera un gradiente electroquímico a través de la membrana interna de la mitocondria.•
En la membrana interna de la mitocondria los iones de H+solamente cuentan con un canal disponible: una proteína transmembranal conocida como ATP sintasa.
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Quimiosmosis
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El proceso en el que la energía del gradiente de protones se utiliza para generar ATP se llama quimiosmosis.•
¿Qué le sucedería a la energía almacenada en el gradiente de protones si no se utilizara para sintetizar ATP o hacer otro trabajo celular? Se liberaría como calorRespiración celular
Rendimiento de ATP
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En la glucólisis se generan dos moléculas netas de ATP, en el ciclo del ácido cítrico otras dos moléculas de ATP.•
Fuera de estos cuatro, el resto de las moléculas de ATP se generan en la fosforilación oxidativa.•
Se necesita que fluyan cuatro iones de H+ hacia la matriz a través de la ATP sintasa para producir la síntesis de una molécula de ATP.Respiración celular
Rendimiento de ATP
