3.1 Hipótesis quimiosmótica y Potencial electroquímico de protón
Según la hipótesis quimiosmótica sostenida por el investigador P. Mitchell, que es la que goza de mayor prestigio,y puede además explicar la síntesis de ATP tanto en la mitocondria como en el cloroplasto. La energía liberada por el transporte de electrones se utiliza para bombear protones desde la matriz al espacio intermembrana (en mitocondrias); o desde el estroma al interior del tilacoide (en cloroplastos). El bombeo de protones se realiza a través de transportadores localizados en complejos enzimáticas existentes en la membrana (de las crestas mitocondriales o membrana tilacoidal, según el caso).
De esta manera se genera un gradiente electroquímico de protones que ejerce lo que se conoce como fuerza protonmotriz, ya que cuando los protones atraviesan de nuevo la membrana interna (mitacondrial o tilacoidal) a favor del gradiente, lo hacen a través del sistema ATP-sintetasa, que se encuentra en dichas membranas, donde la energía protonmotriz se transforma en energía de enlace en moléculas de ATP.
3.2 Estructura y función de la cadena respiratoria
La cadena respiratoria recibe ese nombre porque consiste en un complicado sistema de moléculas que toman átomos de hidrógeno y electrones de diferentes sustancias que las células obtienen de la degradación de los materiales con los que se nutren. A través de los componentes de la cadena respiratoria, estos hidrógenos y electrones viajan hacia el oxígeno, con el cual se combinan al final. En cierta forma, este proceso puede verse como la manera en la que las células llevan a cabo la combinación del oxígeno con el hidrógeno para formar agua, y es realmente lo que constituye la respiración celular. Pero en el proceso se puede obtener una cantidad muy grande de energía derivada, en términos muy sencillos, de la gran tendencia que tiene el hidrógeno para unirse con el oxígeno, que todos conocemos. La cadena respiratoria se realiza precisamente en las membranas de las mitocondrias de las células, o en la membrana externa de las bacterias.
Los organismos que utilizan las reacciones redox para producir ATP se les conoce con el nombre de quimioautotrofos, mientras que los que utilizan la luz solar para tal evento se les conoce por el nombre de fotoautotrofos. Ambos tipos de organismos utilizan sus cadenas de transporte de electrones para convertir la energía en ATP.
3.3 FOSFORILACION OXIDATIVA Y SINTESIS DE ATP.
Síntesis de ATP impulsada por la transferencia de electrones hacia el O2. Éste es el proceso de transfusión de energía más importante, junto con la fotofosforilación, ya que son los procesos que sintetizan la mayor cantidad de ATP en los organismos aeróbicos. Los electrones van a fluir desde intermediarios catabólicos hacia el oxígeno para la formación de energía que lleva a la formación de ATP a partir de ADP y Pi. Así, las moléculas formadas en éstos procesos se van a reoxidar, generando energía para la síntesis de ATP.
3.4 Inhibidores y desacoplantes
1. Evitan la oxidación de los sustratos.
2. Los sustratos se quedan reducidos.
3. Se dividen en tre clases:
- Inhibidores de la propia cadena.
- Inhibidores de la fosforilación oxidativa.
- Desacoplantes.
Inhibidores de la cadena respiratoria.
Son sustancias que bloquan el paso de los e-.
El apso del citocromo B al C1 va a pertenecer al complejo III, mientras que el citocromo A y el A3 es del complejo IV, entre los conpuestos inhibidores podemos mencionar a la rotenona, el cual es un compuesto producido por plantas tóxico que inhibe el paso de los e- del complejo I al complejo Q. La antamicina A es otro compuesto producido por ciertos horgos e inhiben el complejo III (entre el citocromo B y el C1), lo cual bloquea el consumo de oxigeno, se bloquea el paso de e-, la síntesis de ATP se detiene, no hay paso de protones tampoco.
Cianuro de monóxido de carbono y acida de sodio: actua entre el complejo IV y la entrega de los e- al oxigeno. No se forma agua directamente, todo se bloquea por que los complejos se quedan con los e-. Son muy toxicos, no sólo afectan la respiración celular sino que desplaza el oxigeno de la hemoglobina y se une al grupo hem. no hay síntesis de ATP, consumo de oxigeno, ni producción de agua. 2,4 dinitrifenol; es un desacoplante de la cadena respiratoria, no hay fuerza protón motriz, no hay síntesis de ATP por que los e- no van a querer entrar.
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