Tema 12: Cadena respiratoria mitocondrial y fosforilación oxidativa

El transporte electrónico se acopla, la cantidad de ΔG y velocidad a la que se libera son dos de sus propiedades. Tiene potenciales en condiciones fisiológicas. Las condiciones de la mitocondria no son estándar. La energía libre es igual R*T*ln(C₂/C₁)+Z*F*ΔE.  En el cambio de energía libre sirve para generar el ATP. La ΔG esta basada en la diferencia de energía entre los compuestos y el componente eléctrico. La velocidad es muy alta, que cuando decae aumenta la separación. La velocidad es máxima cuando el acoplamiento es dinámico y esta lo mas cerca posible, alcanzando asi la velocidad máxima. Nunca es tan alta que cuando están aplicadas las fuerzas de Vander Wals. Cuando esta dentro de una proteína hay un menor decaimiento que cuando no esta. A 15Å la constante de velocidad es de 10⁴s. La célula intenta que la variación de energía libre sea menor entre dos partículas redox. A partir de 1μ se produce un decaimiento.

Los complejos que se utilizan en la cadena respiratoria son cuatro; no es un grupo físico. El primero es la NADH Q oxidoreduptasa, el segundo es succionil Q reduptasa, el tercero es el Q citocromo C oxidoreduptasa y el citocromo C oxidasa. Tiene una unión dinámica. El NADH Q oxidoreduptasa es el mas grande con 34 subunidades diferentes. La más importante es la FADH y el complejo hierro-azufre. Los electrones los inyecta el NADH. El citocromo C oxidasa posee también dos grupos hemo. Aparece un grupo de reducción que implica a un cobre. El donador de electrones es el citocromo C. Actúa como mensajero mediante el complejo lipidico. El complejo NADH Q oxidoreduptasa es el complejo I. Cataliza la oxidación del NADH transfiriéndolo a la coenzima Q, llegando hasta el siguiente complejo. Se produce un transporte desde la matriz hasta el citosol. Aparece un intermediario que coge un electrón que es el FMN formando la semiquionina hasta la reducción completa del FADH₂. Se reduce de un electrón en un electrón. Tiene hierro azufre que capturan los electrones de la FADH₂. Hay varios centros de hierro-azufre. Son centros redox dependientes del microentorno, dependiendo del microentorno pueden aparecer varias cisternas. Actúa desde el centro hierro azufre hasta la coenzima Q, que lo pasa a la quinona y de aquí a la ubiquinona. El centro hierro azufre no mueve los protones. Los electrones los mueven la FMN y la coenzima Q. El complejo II, la succinato Q reduptasa posee la succinato deshidrogenasa. Pasan desde el centro hierro azufre hacia la coenzima Q. No se genera gradiente de protones, no se transporta los protones. El complejo III, la Q citocromo C oxidoreduptasa se ha resuelto en el laboratorio. Aparece un pigmento redox, los grupos hemo con dos tipo diferentes que son el hemo B y el hemo C. El hemo C esta unido covalentemente a la proteína (concretamente a Cisteína dos) y la hemo B no se une covalentemente. Esto origina que se produzca un alto o bajo espin que mide el alto o bajo potencial redox del grupo hemo. Esto depende del microentorno. La hemo C tiene un metionina y una histidina. Opera con los dos centros de una coenzima Q, esta cede los protones en los que se reduce, ya que al principio aparece oxidada. El complejo IV tiene un complejo redox atípico. Hay un cambio de una familia por un vinilo. Ha sido resuelto a nivel estructural. Se conocen trece subunidades de las que solo tres son codificadas por el ADN mitocondrial. Lo primero que hace son pasa los electrones al cobre. Del cobre pasa al hemo A y de aquí al cobre B. hay un cobre reducido además de un hemo a un ferrilo. Al final para poder recuperar el ferrilo se libera un molécula de oxigeno y una de agua. Se bombean cuatro protones además de los cuatro que se absorben. El citocromo C es una estructura muy conservada desde el punto funcional. El citocromo C puede actuar con la citocromo C oxidasa de cualquier organismo eucariota. La ATPasa sintetiza el ATP mediante el flujo de electrones. La mitocondria se compone de dos membranas. La membrana externa es muy permeable y es de sostén. La membrana interna contiene los pigmentos cuya permeabilidad esta finamente controlada. Es muy selectiva. El espacio intermembranoso no se diferencia del citosol. La mitocondria puede producir alguno de sus componentes. Hay proteínas que deben de introducirse en la mitocondria. El flujo de electrones produce el saque de electrones inyectándolos para la síntesis de ATP. Los protones se exportan por el complejo de la membrana interna hacia el espacio intermembranoso y de aquí al citosol.