CAPÍTULO 13: La cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa

OBJETIVOS

Después de estudiar este capítulo, el lector debería:

• Describir la estructura de doble membrana de las mitocondrias e indicar la ubicación de varias enzimas.

• Apreciar que la energía de la oxidación de sustratos combustibles (grasas, carbohidratos, aminoácidos) se genera casi en su totalidad en las mitocondrias, a través de un proceso denominado transporte de electrones, en el que los electrones pasan a través de una serie de complejos (la cadena respiratoria), hasta que al final reaccionan con oxígeno para formar agua.

• Describir los cuatro complejos proteínicos involucrados en la transferencia de electrones a través de la cadena respiratoria y explicar las funciones de las flavoproteínas, las proteínas de hierro y azufre y la coenzima Q.

• Explicar cómo la coenzima Q acepta electrones del dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADH) a través del complejo I, y de FADH₂ por medio del complejo II.

• Indicar cómo pasan los electrones de la coenzima Q reducida al citocromo c a través del complejo III en el ciclo Q.

• Explicar el proceso por el cual se oxida el citocromo c reducido y el oxígeno se reduce a agua a través del complejo IV.

• Describir cómo el transporte de electrones genera un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna, lo que conduce a la acumulación de una fuerza motriz de protones que genera trifosfato de adenosina (ATP, adenosine triphosphate) mediante el proceso de la fosforilación oxidativa.

• Describir la estructura de la enzima sintasa de ATP y explicar cómo funciona como un motor rotatorio para producir ATP a partir de difosfato de adenosina (ADP, adenosine diphosphate) y fosfato inorgánico (P_i).

• Explicar que la oxidación de equivalentes reductores a través de la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa presentan un acoplamiento estrecho en la mayoría de las circunstancias, de modo que una no puede proceder a menos que la otra esté en funcionamiento.

• Indicar ejemplos de venenos comunes que bloquean la respiración o la fosforilación oxidativa e identificar su sitio de acción.

• Explicar, con ejemplos, cómo los desacopladores suelen actuar como venenos al disociar la oxidación a través de la cadena respiratoria de la fosforilación oxidativa, pero también llegan a tener un papel fisiológico en la generación de calor corporal.

• Explicar el papel de los transportadores de intercambio presentes en la membrana mitocondrial interna para permitir el paso de iones y metabolitos mientras se preserva el equilibrio electroquímico y osmótico.