¿Cuáles son los reactivos de la cadena de transporte de electrones?

La cadena de transporte de electrones (ETC) es el proceso bioquímico que produce la mayor parte del combustible de una célula en organismos aeróbicos. Esto implica la acumulación de una fuerza motriz de protones (PMF), que permite la producción de ATP, el principal catalizador de las reacciones celulares. El ETC es una serie de reacciones redox donde los electrones se transfieren de los reactivos a las proteínas mitocondriales. Esto le da a las proteínas la capacidad de mover protones a través de un gradiente electroquímico, formando el PMF.

El ciclo del ácido cítrico alimenta el ETC

La glucosa y los azúcares similares proporcionan combustible para el ciclo del ácido cítrico después de que la glucólisis los descomponga.

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Los principales reactivos bioquímicos de la ETC son el succinato donador de electrones y el hidrato de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH). Estos son generados por un proceso llamado ciclo del ácido cítrico (CAC). Las grasas y los azúcares se descomponen en moléculas más simples, como el piruvato, que luego alimentan el CAC. El CAC extrae energía de estas moléculas para producir las moléculas densas en electrones que necesita el ETC. El CAC produce seis moléculas de NADH y se superpone con el ETC propiamente dicho cuando forma succinato, el otro reactivo bioquímico.

NADH y FADH2

La fusión de una molécula precursora pobre en electrones llamada nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) con un protón forma NADH. NADH se produce dentro de la matriz mitocondrial, la parte más interna de la mitocondria. Las diversas proteínas de transporte de la ETC se encuentran en la membrana interna mitocondrial, que rodea la matriz. NADH dona electrones a una clase de proteínas ETC llamadas NADH deshidrogenasas, también conocidas como Complejo I. Esto descompone el NADH en NAD+ y un protón, transportando cuatro protones fuera de la matriz en el proceso, aumentando el PMF. Otra molécula llamada dinucleótido de flavina y adenina (FADH2) desempeña un papel similar como donante de electrones.

Succinato y QH2

La molécula de succinato se produce en uno de los pasos intermedios del CAC y posteriormente se degrada en fumarato para ayudar a formar el donante de electrones de dihidroquinona (QH2). Esta parte del CAC se superpone con el ETC: QH2 alimenta una proteína de transporte llamada Complejo III, que actúa para expulsar protones adicionales de la matriz mitocondrial, aumentando el PMF. El Complejo III activa un complejo adicional llamado Complejo IV, que libera aún más protones. Por lo tanto, la degradación de succinato a fumarato da como resultado la expulsión de numerosos protones de la mitocondria a través de dos complejos de proteínas que interactúan.

Oxígeno

La fermentación que realizan las levaduras durante la elaboración del vino es una forma de respiración anaeróbica.

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Las células aprovechan la energía a través de una serie de reacciones de combustión lentas y controladas. Moléculas como el piruvato y el succinato liberan energía útil cuando se queman en presencia de oxígeno. Los electrones en el ETC finalmente pasan al oxígeno, que se reduce a agua (H2O), absorbiendo cuatro protones en el proceso. De esta manera, el oxígeno actúa como receptor terminal de electrones (es la última molécula en recibir los electrones ETC) y como reactivo esencial. La ETC no puede ocurrir en ausencia de oxígeno, por lo que las células hambrientas de oxígeno recurren a una respiración anaeróbica altamente ineficiente.

ADP y pi

El objetivo final del ETC es producir la molécula de trifosfato de adenosina (ATP) de alta energía para catalizar reacciones bioquímicas. Los precursores de ATP, adenosina difosfato (ADP) y fosfato inorgánico (Pi) se importan fácilmente a la matriz mitocondrial. Se necesita una reacción de alta energía para unir ADP y Pi, que es donde funciona el PMF. Al permitir que los protones regresen a la matriz, se produce energía de trabajo, lo que fuerza la formación de ATP a partir de sus precursores. Se estima que 3,5 hidrógenos deben ingresar a la matriz para la formación de cada molécula de ATP.

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