Fosforilación oxidativa

Cadena transportadora de electrones

La fosforilación oxidativa es la transferencia de electrones de los equivalentes reducidos NADH y FADH, obtenidos en la glucólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis de ATP. Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas complejas, ubicadas en la membrana interna de las mitocondrias, que catalizan varias reacciones de óxido-reducción, donde el oxígeno es el aceptor final de electrones y donde se forma finalmente agua.

La fosforilación oxidativa es un proceso bioquímico que ocurre en las células. Es el proceso metabólico final (catabolismo) de la respiración celular, tras la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico. De una molécula de glucosa se obtienen 38 moléculas de ATP mediante la fosforilación oxidativa.

Dentro de las células, la fosforilación oxidativa se produce en las membranas biológicas. En procariotas es la membrana plasmática y en eucariotas es la membrana interna de las dos de que consta la mitocondrial. El NADH y FADH₂, moléculas donadores de electrones que "fueron cargadas" durante el ciclo del ácido cítrico, se utilizan en un mecanismo intrincado (que implica a numerosas enzimas como la NADH-Q reductasa, la citocromo reductasa y la citocromo c oxidasa), gracias a la bomba H⁺ que moviliza los protones contra un gradiante de membrana.

La teoría quimiosmótica establece que ambos procesos (-F.O y CTe-) están acoplados energéticamente. Por ejemplo, la Oligomicina se une a la Fracción Fo de la Atpasa e inhibe la síntesis de ATP, por lo tanto, detendrá también a la cadena de transporte de electrones. Y de esta manera, disminuirá el consumo de O₂. Hay sustancias que actúan como desacoplantes de estos dos procesos, para que puedan realizar acciones de manera individual. Por ejemplo, siguiendo con el caso anterior, si ahora se agregara 2,4-dinitrofenol, que es un ácido débil que actúa como desacoplante, el consumo de O₂ se reestablecería, ya que tenderá a liberar la cadena de transporte de electrones, aunque la oligomicina continúe bloqueando la producción de ATP. La fracción Fo está formada por proteínas transmembrana en la membrana mitocondrial interna (MMI), y es básicamente un poro que permite el paso de H⁺. La fracción F1 se encuentra del lado interno de la MMI y es la encargada de utilizar la disipación del gradiente electroquímico para fosforilar ADP + P_i y liberar ATP.

Los nucleótidos entran y salen de la mitocondria a través de transportadores específicos.

Un gran complejo proteico llamado ATP-sintasa situado en la membrana mitocondrial interna (MMI), permite a los protones pasar a través en ambas direcciones; genera el ATP cuando el protón se mueve a favor de gradiente. Debido a que los protones se han bombeado al espacio intermembranoso de la mitocondria en contra de gradiente, ahora pueden fluir nuevamente dentro de la matriz mitocondrial y mediante la vía ATP-sintasa, se genera ATP en el proceso. La reacción es:

ADP^3- + H⁺ + P_i ↔ ATP^4- + H₂O

Cada molécula de NADH contribuye suficientemente a generar la fuerza motriz de un protón que produzca 2,5 moléculas de ATP. Cada molécula de FADH₂ produce 1,5 moléculas de ATP.​ Todas juntas, las 10 moléculas de NADH y las 2 FADH₂ provenientes de la oxidación de la glucosa (glucólisis, descarboxilación oxidativa de piruvato en acetil-CoA y ciclo de Krebs) a formar 28 de las 36 moléculas totales de ATP transportadoras de energía. Hay que decir que estos valores de moléculas de ATP son máximos. En realidad cada molécula de NADH contribuye a formar entre 2 y 3 moléculas de ATP, mientras que cada FADH₂ contribuye a un máximo de 2 moléculas de ATP.

Véase también

• Metabolismo
• Cadena transportadora de electrones

Enlaces externos

• Animación de la fosforilación oxidativa en eucariotas