sábado, 7 de marzo de 2009

La respiración celular (II): la cadena respiratoria

La cadena respiratoria acontece en las crestas mitocondriales, donde se encuentran las enzimas necesarias y específicas que permiten el acoplamiento energético y la transferencia de electrones. Para este proceso se necesita oxígeno en la célula.


La molécula de glucosa que inició la glucólisis está completamente oxidada. Parte de su energía se ha invertido en la síntesis de ATP por fosforilación a nivel de sustrato. Sin embargo, la mayor parte de la energía está en los electrones capturados por el NAD+ y el FAD. Los electrones procedentes de la glucólisis (NADH), de la oxidación del ácido pirúvico (NADH) y del ciclo de Krebs (NADH y FADH2) se encuentran en un nivel energético aún muy alto. En el transporte de electrones éstos son conducidos a través de una cadena con múltiples y sucesivos aceptores. Cada uno de los cuales es capaz de aceptar electrones a un nivel ligeramente inferior al precedente. Los transportadores pueden existir en dos estados de oxidación próximos, pasando del uno al otro según acepten o desprendan electrones.Cada par redox sólo puede recibir electrones de otro par que tenga potencial de reducción más negativo y solo puede cederlos al par que lo tenga menos negativo. El potencial mas negativo de la cadena respiratoria es el NAD+ con -0,32 voltios. En el otro extremo está el agua con +0,82 voltios.


Cuando los electrones se mueven por la cadena transportadora salen a niveles energéticos inferiores y van liberando energía. Esta energía se emplea para fabricar ATP, a partir de ADP, en el proceso de fosforilación oxidativa. Por cada dos electrones que pasan del NADH al oxígeno se forman 3 moléculas de ATP, salvo del NADH procedente de la gucolisis que, al ser extramitocondrial, utiliza la lanzadera citrato para entrar en la cadena respiratoria y eso hace que sólo rinda 2 ATP en vez de 3. Por cada dos electrones que pasan desde el FADH2 al oxígeno se forman 2 de ATP. El mecanismo por el cual se produce ATP se explica por la teoría del acoplamiento quimiosmótico de Mitchel. A continuación podéis ver una sencilla animación, pulsar en "GO".




Balance energético del catabolismo de glúcidos:

  • La glucólisis produce 2 moléculas de ATP y 2 de NADH. En la cadena transportadora de electrones cada molécula de este NADH, al ser extramitocondrial, rendirá sólo 2 moléculas de ATP (2 NADH x 2 = 4 ATP) que sumados a los dos que se producen por fosforilación a nivel de sustrato suman un total de 6 ATP.
  • La conversión de acido pirúvico en AcetilCoA en la matriz mitocondrial da 2 de NADH por cada molécula de glucosa (en este caso 2 NADH x 3 ATP= 6 ATP).
  • En el ciclo de Krebs entran 2 moléculas de acetil-CoA y dan dos de GTP y 6 de NADH y 2 de FADH2:
    2 GTP originarán 2 ATP
    6 NADH X 3 ATP= 18 ATP
    2 FADH X 2 ATP= 4 ATP
    Total de moléculas de ATP en ciclo de Krebs: 24 ATP.

La suma de todas las moléculas de ATP, formadas en el mecanismo de oxidación completa de una molécula de glucosa, arroja un balance de 36 moléculas de ATP sintetizadas.



Fuente: proyecto BIOSFERA
Animación: BIOMODEL