Explicación de la cadena de transporte de electrones y la producción de energía

En biología celular, el cadena de transporte de electrones es uno de los pasos en los procesos de su célula que producen energía de los alimentos que come. 

Es el tercer paso de la respiración celular aeróbica. La respiración celular es el término que describe cómo las células de su cuerpo producen energía a partir de los alimentos consumidos. La cadena de transporte de electrones es donde se genera la mayoría de las células de energía que necesitan operar. Esta "cadena" es en realidad una serie de complejos de proteínas y moléculas transportadoras de electrones dentro de la membrana interna de las mitocondrias celulares, también conocida como la fuente de energía celular..

Se requiere oxígeno para la respiración aeróbica ya que la cadena termina con la donación de electrones a oxígeno.. 

Conclusiones clave: cadena de transporte de electrones

• La cadena de transporte de electrones es una serie de complejos de proteínas y moléculas transportadoras de electrones dentro de la membrana interna de mitocondrias que generan ATP para energía.
• Los electrones pasan a lo largo de la cadena del complejo proteico al complejo proteico hasta que se donan al oxígeno. Durante el paso de los electrones, los protones se bombean fuera del matriz mitocondrial a través de la membrana interna y hacia el espacio intermembrana.
• La acumulación de protones en el espacio intermembrana crea un gradiente electroquímico que hace que los protones fluyan por el gradiente y regresen a la matriz a través de la ATP sintasa. Este movimiento de protones proporciona la energía para la producción de ATP..
• La cadena de transporte de electrones es el tercer paso de respiración celular aeróbica. La glucólisis y el ciclo de Krebs son los primeros dos pasos de la respiración celular..

Cómo se hace la energía

A medida que los electrones se mueven a lo largo de una cadena, el movimiento o el impulso se utiliza para crear trifosfato de adenosina (ATP). El ATP es la principal fuente de energía para muchos procesos celulares, incluida la contracción muscular y la división celular..

El trifosfato de adenosina (ATP) es un químico orgánico que proporciona energía a las células. ttsz / iStock / Getty Images Plus

La energía se libera durante el metabolismo celular cuando el ATP se hidroliza. Esto sucede cuando los electrones pasan a lo largo de la cadena del complejo proteico al complejo proteico hasta que se donan al agua que forma oxígeno. El ATP se descompone químicamente en difosfato de adenosina (ADP) al reaccionar con agua. ADP a su vez se utiliza para sintetizar ATP.

Con más detalle, a medida que los electrones pasan a lo largo de una cadena desde el complejo de proteínas hasta el complejo de proteínas, se libera energía y los iones de hidrógeno (H +) se bombean desde la matriz mitocondrial (compartimento dentro de la membrana interna) hacia el espacio intermembrana (compartimento entre el membranas internas y externas). Toda esta actividad crea tanto un gradiente químico (diferencia en la concentración de la solución) como un gradiente eléctrico (diferencia en la carga) a través de la membrana interna. A medida que se bombean más iones H + en el espacio intermembrana, la mayor concentración de átomos de hidrógeno se acumulará y fluirá de regreso a la matriz al mismo tiempo que potencia la producción de ATP por el complejo proteico ATP sintasa.

La ATP sintasa utiliza la energía generada por el movimiento de iones H + en la matriz para la conversión de ADP a ATP. Este proceso de oxidación de moléculas para generar energía para la producción de ATP se llama fosforilación oxidativa.

Los primeros pasos de la respiración celular

La respiración celular es un conjunto de reacciones metabólicas y procesos que tienen lugar en las células de los organismos para convertir la energía bioquímica de los nutrientes en trifosfato de adenosina (ATP) y luego liberar productos de desecho. normaals / iStock / Getty Images Plus

El primer paso de la respiración celular es la glucólisis. La glucólisis ocurre en el citoplasma e implica la división de una molécula de glucosa en dos moléculas del compuesto químico piruvato. En total, se generan dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH (alta energía, molécula portadora de electrones).

El segundo paso, llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs, es cuando el piruvato se transporta a través de las membranas mitocondriales externas e internas hacia la matriz mitocondrial. El piruvato se oxida aún más en el ciclo de Krebs produciendo dos moléculas más de ATP, así como NADH y FADH ₂ moléculas. Electrones de NADH y FADH₂ son transferidos al tercer paso de la respiración celular, la cadena de transporte de electrones.

Complejos proteicos en la cadena

Hay cuatro complejos de proteínas que forman parte de la cadena de transporte de electrones que funciona para pasar electrones por la cadena. Un quinto complejo de proteínas sirve para transportar iones de hidrógeno de regreso a la matriz. Estos complejos están incrustados dentro de la membrana mitocondrial interna.. 

Ilustración de la cadena de transporte de electrones con fosforilación oxidativa. extender01 / iStock / Getty Images Plus

Complejo I

NADH transfiere dos electrones al Complejo I, lo que resulta en cuatro H⁺ iones que se bombean a través de la membrana interna. NADH se oxida a NAD⁺, que se recicla nuevamente en el ciclo de Krebs. Los electrones se transfieren del Complejo I a una molécula portadora de ubiquinona (Q), que se reduce a ubiquinol (QH2). Ubiquinol lleva los electrones al Complejo III.

Complejo II

FADH₂ transfiere electrones al Complejo II y los electrones pasan a la ubiquinona (Q). Q se reduce a ubiquinol (QH2), que transporta los electrones al Complejo III. No h⁺ los iones son transportados al espacio intermembrana en este proceso.