Cadena de transporte de electrones
La cadena de transporte de electrones ( ETC; cadena respiratoria [1] ) es una serie de complejos de proteínas que transfieren electrones de donantes de electrones a aceptores de electrones a través de reacciones redox (tanto la reducción como la oxidación ocurren simultáneamente ) y acopla esta transferencia de electrones con la transferencia de protones ( Iones H + ) a través de una membrana . La cadena de transporte de electrones está formada por péptidos , enzimas y otras moléculas.
El flujo de electrones a través de la cadena de transporte de electrones es un proceso exergónico . La energía de las reacciones redox crea un gradiente de protones electroquímico que impulsa la síntesis de trifosfato de adenosina (ATP). En la respiración aeróbica , el flujo de electrones termina siendo el oxígeno molecular el aceptor final de electrones. En la respiración anaeróbica , se utilizan otros aceptores de electrones, como el sulfato .
En la cadena de transporte de electrones, las reacciones redox son impulsadas por la diferencia en la energía libre de Gibbs de los reactivos y productos. La energía libre de Gibbs se puede relacionar con una cantidad llamada potencial redox. Los complejos en la cadena de transporte de electrones recolectan la energía de las reacciones redox que ocurren cuando los reactivos de alta energía se convierten en productos de menor energía y los electrones se transfieren de un potencial redox más bajo a un potencial redox más alto, creando un gradiente electroquímico de iones. Es este gradiente electroquímico el que impulsa la síntesis de ATP mediante el acoplamiento con la fosforilación oxidativa con la ATP sintasa . [2]
En los organismos eucariotas, la cadena de transporte de electrones y el sitio de fosforilación oxidativa se encuentra en la membrana mitocondrial interna . La energía liberada por la reacción del oxígeno con compuestos reducidos como el citocromo cy (indirectamente) NADH y FADH es utilizada por la cadena de transporte de electrones para bombear protones al espacio intermembrana , generando el gradiente electroquímico sobre la membrana mitocondrial interna. En eucariotas fotosintéticos, la cadena de transporte de electrones se encuentra en la membrana tilacoide. Aquí, la energía de la luz impulsa la reducción de componentes de la cadena de transporte de electrones y, por lo tanto, provoca la síntesis posterior de ATP. En bacterias, la cadena de transporte de electrones puede variar entre especies pero siempre constituye un conjunto de reacciones redox que se acoplan a la síntesis de ATP, mediante la generación de un gradiente electroquímico, y la fosforilación oxidativa a través de la ATP sintasa. [3]
La mayoría de las células eucariotas tienen mitocondrias , que producen ATP a partir de productos del ciclo del ácido cítrico , oxidación de ácidos grasos y oxidación de aminoácidos . En la membrana mitocondrial interna , los electrones de NADH y FADH 2 pasan a través de la cadena de transporte de electrones hacia el oxígeno, que proporciona la energía que impulsa el proceso a medida que se reduce a agua. [4] La cadena de transporte de electrones comprende una serie enzimática de donantes y aceptores de electrones. Cada donante de electrones pasará electrones a un más electronegativo aceptor, que a su vez dona estos electrones a otro aceptor, un proceso que continúa en la serie hasta que los electrones pasan al oxígeno, el aceptor de electrones terminal más rico en energía [5] de la cadena. Cada reacción entre un donante y un aceptor libera energía, que a través de los electrones transferidos se utiliza para generar un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial "bombeando" protones al espacio intermembrana, produciendo un estado de mayor energía libre que tiene el potencial de hacer trabajo. Todo este proceso se denomina fosforilación oxidativa ya que el ADP se fosforila a ATP mediante el uso del gradiente electroquímico establecido por las reacciones redox de la cadena de transporte de electrones.
