La cadena de transporte de electrones: productos y pasos

El último paso de la respiración celular

Ahora, antes de ir a un gran espectáculo, hay que prepararse. Puede pensar en los pasos de la respiración celular como la apertura al evento principal. Hemos estado haciendo un baile de respiración celular durante algunas lecciones, hasta llegar al final. Recuerde que la respiración celular es el proceso que convierte los alimentos en energía química. En esta espectacular muestra de cómo nuestras células realizan este proceso, nos abrimos con la glucólisis , seguida del ciclo del ácido cítrico . En conjunto, estos dos actos de respiración celular nos preparan para el evento principal, la cadena de transporte de electrones . Si fueras un electrón, esto fácilmente sería lo más divertido que jamás hayas tenido, y te mostraremos por qué.

Pero primero, recapitulemos. En la respiración celular, nuestras células usan glucosa y oxígeno para producir agua, dióxido de carbono y energía, esto es en forma de ATP. Recuerda que obtenemos glucosa de los alimentos que comemos, como de ese delicioso pastel de ese picnic familiar al que asistimos cuando estábamos aprendiendo sobre la respiración celular.

En la glucólisis, el azúcar glucosa se descompuso en dos piruvato o azúcares de tres carbonos. Estas moléculas de piruvato se modificaron aún más mediante la oxidación del piruvato antes de entrar en el ciclo del ácido cítrico. Los productos de la glucólisis y del ciclo del ácido cítrico combinados totalizaron cuatro moléculas netas de ATP y seis moléculas de dióxido de carbono. Notarás que esto todavía no explica todos los productos de la respiración celular. Todavía tenemos que producir agua, así como otras 28 moléculas de ATP. También notará que aún no hemos usado el oxígeno que respiramos para este proceso.

Sin embargo, si recuerda, los pasos de la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico (Krebs) oxidaron colectivamente las moléculas de carbono, transfirieron electrones a los portadores de electrones y produjeron un total enorme de diez NADH + H + (2 de la glucólisis, 2 de la oxidación del 2 piruvatos y 6 durante dos vueltas del ciclo de Krebs) y dos moléculas FADH2. Ahora, estos portadores de electrones reducidos están listos para donar estos electrones a los fuegos artificiales del espectáculo: la cadena de transporte de electrones.

Pasos de la cadena de transporte de electrones

Si estos electrones fueran todos actores en la respiración celular, este sería su momento de brillar. La cadena de transporte de electrones es la tercera etapa de la respiración celular.

Cuatro complejos de proteínas en la membrana mitocondrial interna forman la cadena de transporte de electrones. Estos complejos existen en un orden descendente de energía. Aquí, los portadores de electrones vienen para dejar toda la carga de electrones y protones que recogieron durante las etapas del ciclo de glucólisis y ácido cítrico. NADH + H + y FADH2 se oxidan, donando electrones al primer y segundo complejo proteico respectivamente. Estas proteínas complejas ahora se convierten en portadores de electrones y ahora se reducen. Se oxidan a medida que pasan estos electrones por la cadena de transporte de electrones. Puedes pensar en esto como si alguien tomara un slinky y lo dejara caer en el primer escalón de una escalera. El slinky continuará bajando los escalones, al igual que un electrón baja los niveles de energía, hasta que toque el fondo.

Ilustración de la cadena de transporte de electrones

Ahora, a medida que los electrones se mueven por las escaleras, los protones donados de NADH + H + y FADH2 también se aprovechan. Se bombean al otro lado de la membrana mitocondrial interna a través de los complejos de proteínas I, III y IV. Se mueven por transporte activo desde la matriz mitocondrial al espacio entre la membrana interna y la membrana externa de las mitocondrias . Lo hacen utilizando la energía derivada de los electrones que fluyen por las escaleras de la cadena de transporte de electrones.

El último «escalón» de la cadena de transporte de electrones es el oxígeno . Te estabas preguntando cuándo íbamos a usar eso, ¿verdad? Una sola molécula de oxígeno acepta dos electrones y dos protones del complejo proteico final. Esto produce una molécula de agua. ¿Por qué todos necesitamos oxígeno? ¡Para completar la respiración celular!

Síntesis de ATP

Bombear todos estos protones al exterior a través de la membrana interna de las mitocondrias crea una alta concentración de protones entre las membranas mitocondriales interna y externa y, por lo tanto, un gradiente de concentración de protones. En el último paso de la cadena de transporte de electrones, se utiliza una enzima llamada ATP sintasa . Esta es una proteína de canal en la membrana mitocondrial interna. Los protones fluyen a través de esta bomba a máxima velocidad, de regreso a la matriz mitocondrial; esto hace que parte de la enzima gire en círculos como un derviche giratorio. Este movimiento giratorio proporciona el número final de danza y canción de la respiración celular. La ATP sintasa cataliza la fosforilación de ADP, creando las últimas 28 moléculas de ATP. ¿Qué tal eso para un acto final?

Resumen de respiración celular

Fórmula para la respiración celular

Traigamos todo esto a nuestra fórmula de respiración celular para resumir los reactivos y productos del proceso en su conjunto. Una molécula de glucosa se descompuso en la glucólisis para formar dos moléculas de ATP y portadores de electrones. La oxidación del piruvato y el ciclo del ácido cítrico produjeron dos moléculas más de ATP, más portadores de electrones y seis moléculas de dióxido de carbono. Finalmente, en la cadena de transporte de electrones, los portadores de electrones se utilizaron para donar electrones y protones que convirtieron las moléculas de oxígeno en agua y crearon el resto de las 32 moléculas de ATP, todo a partir de una molécula de glucosa.

Resumen de la lección

En esta lección, aprendimos cómo tomamos los productos de la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico y los usamos en la cadena de transporte de electrones , la tercera etapa de la respiración celular.

Los portadores de electrones se reducen durante la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico a NADH + H + y FADH2. Estos portadores luego donan electrones y protones a las proteínas portadoras de electrones de la cadena de transporte de electrones. El aceptor de electrones final es el oxígeno . Junto con el oxígeno, los electrones y los protones forman moléculas de agua.

Además, los protones se bombean activamente al otro lado de la membrana mitocondrial interna, creando un gradiente de protones. Estos protones fluyen a través de la ATP sintasa , una proteína de canal que usa este poder para fosforilar el ADP para producir ATP. La cadena de transporte de electrones, por tanto, produce 28 moléculas de ATP además de agua.

Resultado de aprendizaje

Después de ver esta lección, podrá:

• Explicar cómo la cadena de transporte de electrones utiliza los productos de la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico para finalizar el proceso de respiración celular y convertir nuestra comida en energía.
• Nombrar los reactivos y productos de cada etapa de la respiración celular.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador