LA CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL Comenzamos con dos diagramas sencillos ya que el proceso es el resultado de dos procesos acoplados (Teoría Quimiosmótica de Mitchell) (1): TRANSPORTE DE ELECTRONES El transporte electrónico se lleva a cabo gracias a cuatro complejos y dos lanzaderas: la ubiquinona y el citocromo c
(2): TRANSPORTE DE PROTONES Existen tres puntos de bombeo de protones a lo largo de la cadena: - En el complejo I: 4 H+ - En el complejo III: 4 H+ - En el complejo IV: 2 H+. El bombe genera un gradiente electroquímico entre la matriz y el espacio intermembranoso (150-250 mv.. ¡una pasada!)
LA CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL (2) APORTE DE ELECTRONES: entradas a la cadena
Las proteínas ferrosulfuradas contienen átomos de hierro que pueden donar y aceptar electrones. Están unidos a azufres inorgánicos o de de cisteínas. Si son histidinas se denominan proteínas ferro sulfuradas de Rieske Primera entrada: el NADH+H cede los hidrógenos (electrones) al FMN del complejo I. (es una deshidrogenación) Segunda entrada: FADH2 cede los electrones a la Ubiquinona (Q), por diversas vías según ruta metabólica: si proviene del ciclo de Krebs lo hace la succinato deshidrogenasa que el complejo II (es una deshidrogenación)
Como se puede ver, tanto el complejo I como el II terminan cediendo los electrones a la Ubiquinona (Q), único compuesto no proteico de la cadena. Al recibir los electrones queda como QH2 o ubiquinol o dihidroubiquinona
Los complejos son conjuntos multiproteícos con varios grupos prostéticos
LA CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL (3) ESTRUCTURA DE LOS COMPLEJOS
COMPLEJO I o NADH deshidrogenasa o reductasa. Contiene FMN y prot. F-S Bombeo de 4 H+
COMPLEJO II o Succinato reductasa (para Ciclo de Krebs) Contiene proteínas F-S y FADH2 que cede sus H a la Ubiquinona. No hay bombeo de H+
COMPLEJO III o Citocromo c reductasa. Contiene Cit bL, cit. bH, proteínas FeS de Rieske y citocromo C1. Se bombean 4 H+. Cede lo electrones al citocromo c que es móvil.
COMPLEJO IV o citocromo c oxidasa. Contiene Grupos hemo a3 y a y unidades de átomos de cobre CuA y CuB. Tradicionalmente se ha considerado un bombeo de 4 protones en este punto, pero los nuevos ajustes le otorgan 2. De ahí que en algunos libros de adjudicar 3 ATPs al NADH+H y 2 al FADH2 se les haya dado 2,5 y 1,5 respectivamente.
CADENA RESPIRATORIA (4) IDEAS PRINCIPALES La fuerza protón-motriz es una combinación de un gradiente de concentración de protones y un potencial eléctrico consecuente a un lado y otro de una membrana. En la mitocondria, la fuerza protón-motriz dx generada al acoplar el flujo electrónico desde el NADH y FADH2 hacia el O2 al transporte de protones “cuesta arriba” desde la matriz al espacio intermembranoso Los principales componentes de la cadena respiratoria mitocondrial son cuatro complejos multiproteicos de la membrana interna; NADH-CoQ reductasa (I), succinato deshidrogenasa (II), CoQH2 citocromoc reductasa (III) y citocromo c oxidasa (IV). Éste último transfiere electrones al O2 para formar H2O. Cada complejo contiene uno o más grupos prostéticos; grupos hierro-azufre, flavinas, grupos hemo e iones cobre. El citocromo c, que contiene un grupo hemo y el coenzima Q (UQ) son transportadores móviles de electrones. Cada transportador de electrones acepta un electrón o una par de electrones de un transportador con un potencial de reducción menos positivo y transfiere el electrón a un transportador con un potencial de reducción más positivo. De esta manera los potenciales de reducción de los transportadores de electrones favorecen un flujo unidireccional de electrones desde el HADH y el FADH2 hasta el O2. Un total de 10 H+ (los ajustes antiguos hablan de 12 p. ej. Lehninger 5ª edición) se translocan desde la matriz a través de la membrana interna por cada par de electrones que fluyen desde el NADH al oxígeno.
La ATP sintasa es un complejo multiproteico FoF1 que cataliza la síntesis de ATP aprovechando el grandiente electroquímico de proteones generado por un transporte electrónico. Los protones la atraviesas y la ATPsintasa aprovecha su energía para la síntesis de ATP a partir de ATP + Pi.