Citocromo c oxidasa

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Hola, ¿Qué tal?, les saluda el profe de Biología Verny López hoy le hablaré de la etapa de la respiración celular llamada Cadena Respiratoria o Cadena Transportadora de Electrones. Para comprender mejor este proceso se les recomienda ver los videos de las etapas anteriores que son: la Glucólisis, La formación del Acetil Coenzima A y el Ciclo de Krebs vamos a ver la cadena respiratoria que se llevará a cabo en la mitocondria y en condiciones aeróbicas, específicamente en la membrana interna mitocondrial o las crestas mitocondriales como también se le conoce, pero antes recuerda que en las etapas anteriores las células sólo han ganado 4 moléculas de ATP, a partir de la molécula mitcondrial de la glucosa. Sin embargo, ha capturado muchos electrones energéticos en la formación de dos moléculas portadoras el NADH y la FADH2. Recuerden que el proceso respiración celular es un proceso donde se implica la formación de energía a partir de moléculas de ATP. Sin embargo, hasta este momento en las tres etapas que hemos visto anteriormente, sólo se han formado 4 moléculas de ATP, esas moléculas no son suficientes para que la célula pueda obtener toda la energía necesaria para poder trabajar. Sin embargo, a partir de los procesos anteriores se han formado una serie de moléculas como son los NADH y los FADH, que son moléculas transportadoras de electrones de alta energía; cada una de ellas había recogido dos de estos electrones. Sin embargo, estas moléculas se formaron en la matríz mitocondrial que es esta parte que está aquí. En la parte de abajo vamos a reconocer lo que es la cresta mitocondrial y aquí tenemos la membrana externa mitocondrial en medio de los dos espacios de la cresta mitocondrial y la membrana externa vamos a encontrar un espacio que vamos llamar espacio intermembranal. Aquí lo que va a pasar es que las moléculas del NADH van a depositar sus dos electrones y esos dos electrones cargados energéticamente van hacer este recorrido conforme van haciendo este recorrido se van desplazando iones de hidrógeno de la matriz mitocondrial al espacio intermembranal. Cuando hay un salto de este par de electrones a un componente nuevo como es éste se vuelven a pasar otro par de iones hidrógeno y cuando saltamos al último sucede lo mismo. Al final una molécula de NADH tiene la capacidad de transportar alrededor de 6 iones hidrógenos. Las moléculas de FADH deposita sus electrones también pero en el segundo componente de la cadena transportadora, de tal manera que van a hacer este recorrido y van a dejar estos dos electrones aquí también estos dos componentes van a aportar dos iones hidrógeno cada uno, de tal manera que las moléculas de FADH sólo tienen la posibilidad de producir 4 iones hidrógeno. Ahora hay un punto muy importante estos dos electrones que quedaron aquí están ya agotados energéticamente hablando y si se quedan ahí tienen que ser removidos para que pueda este proceso continuarse. En ese momento entra una molécula de oxígeno y se los lleva, y se combinan con dos iones hidrógeno para formar una molécula de agua. Lo que tenemos en este momento es una diferencia de concentraciones de iones hidrógeno. en esta parte, que es la matriz moticondrial vamos a encontrar pocos iones hidrógeno, mientras que en el espacio intermembranal vamos a encontrar mayor concentración de ellos, esto lo que va a originar es una herramienta de concentración que va hacer que se acumule energía potencial de este lado esa energía potencial va a ser aprovechada para que una molécula muy especial, en este caso una enzima, que tenemos en este lado que es la enzima sintetizadora de ATP permite el paso de estos iones de hidrógeno, que tienen una energía acumulada hacia el espacio intermembranal. Entonces ellos van a recorrer ese camino va a ser ese camino, en el momento que van haciendo ese camino van soltando su energía y en ese momento entra una molécula de ADP el Adenosín Trifosfato para produicr una molécula de ATP, es decir, aquí lo que vamos a ver es que por cada par de iones de hidrógeno que pasen por la molécula sintetizadora de ATP se produce una molécula de ATP. Entonces recordemos algo, recordemos que los NADH producían 6 iones hidrógeno, entonces al pasar en pares, lo que vamos a obtener es que por cada NADH se van a producir tres ATP. Recordemos también, que los FADH que tenemos aquí, sólo tenían capacidad para producir 4 iones hidrógeno y cómo pasan en pares por aquí el FADH, nada más tiene la posibilidad de producir 2 ATP. Para entender que es una gradiante de concentración vamos a tratar de explicarlo con un ejemplo muy sencillo, aquí tenemos representados: un tanque de captación de agua y aquí abajo vamos a suponer que esto es una bomba para llevar el agua hacia arriba esa bomba necesita de una fuente de energía, esa fuente de energía puede ser el mismo combustible que se usa para hacerla funcionar o sí es una bomba eléctrica, la electricidad misma, eso lo que va a hacer es que va a llevar el agua en este recorrido y aquí se va a ir almacenando. Esa agua va a alcanzar cierto nivel y además está a un poco más de altura de la toma y este va adquirir lo que se llama energía potencial. Cuando esa energía se libera se transforma en energía cinética, es decir, cuando soltamos esta agua y adquiere velocidad por la fuerza de gravedad. Esa energía tiene la particularidad de que la podemos transformar en otras fuentes de energía diferente, como meter una turbina y generar energía eléctrica y así es como realmente funcionan las gradiantes de concentración como el caso de los electrones aportados por las moléculas de NADH, ellos aportaron la energía que hizo pasar los iones hidrógeno de la matriz mitocondrial al espacio intermembranal. En este caso los electrones representan la bomba de agua que proporciona la energía para que esos iones se fueran acumulando en el espacio intermembranal, luego esos iones fueron acumulando energía, por la la gradiente de concentración que se formó ahí, y esa energía es la energía potencial, que se liberó cuando ellos fueron pasando a través de la molécula sintetizadora de ATP que vimos en el esquema anterior, una vez entendido el proceso de cómo se producen las moléculas del ATP a partir de los NADH y los FADH que llegaron a la cadena respiratoria podemos resumir toda la información en este cuadro. Vamos a recordar lo siguiente: en el proceso Glucólisis, encontramos la formación de 2 ATP directamente en la formación Acetil Coenzima A no se produce ninguno Mientras que en el ciclo de Krebs vamos a encontrar 2. Si vamos al recuento de los NADH producidos, en la Glucólisis se obtenían 2 y en la formación de Acetil Coenzima A encontrábamos otros 2. En el ciclo de Krebs, por el contrario, vamos a encontrar 6 y en las etapas de producción de FADH el único que participó fue el ciclo de Krebs aportándonos 2 moléculas. Ahora si, ya con esas tres columnas llenas podemos ver como participan estos procesos en la formación de la ATP, cuando llegan a la cadena respiratoria, entonces aquí hay que recordar algo muy importante que por cada molécula NADH, se producían 3 moléculas de ATP cuando entraban a la cadena respiratoria, entonces en la Glucólisis tenemos 2 y si cada una de ellas produce 3 ATP entonces lo multiplicamos por tres esos dos y vamos a obtener 6 moléculas de ATP producidos por la Glucólisis en la cadena respiratoria. Igualmente va pasar con los 2 de la formación de la Acetil Coenzima A entonces vamos a poner un 6 ahí también. En el caso del ciclo de Krebs vamos a encontrar 6 NADH y cada uno de ellos va a producir 3 moléculas de ATP teniendo al final 18 ATP, producto de esos 6. Recordemos también que el ciclo de Krebs es el único proceso que produce FADH y produce 2 entonces vamos a multiplicar esos 2 que están ahí por por 2 más y esto nos va a dar 4 ATP. Entonce a partir del ciclo Krebs se tiene 22 moléculas de ATP producto de los FADH y los NADH que llegaron a la cadena respiratoria. Ahora sí vamos a totalizar todo el proceso vamos a hacer un recuento de la columna de los AT¨P incluyendo esta columna que está aquí y esta para sumar todos los ATP totales. En la Glucólisis se producen dos ATP directos más 6 que fueron indirectos producidos por la cadena vamos a obtener 8 ATP en el caso de la formación de Acetil Coenzima A sólo tenemos 6 que son indirectos porque se produjeron la cadena respiratoria. y en el ciclo de Krebs vamos a encontrarnos 2 que fueron de producción directa más 22 que fueron indirectos producidos en la cadena respiratoria, que al final nos van a totalizar 24. Ahora sí totalizamos todo esta columna vamos a obtener 38 moléculas de ATP totales. Quiero decir que una molécula de glucosa que ha sido respirada completamente se le puede obtener 38 moléculas de ATP, pero eso no quiere decir que este sea el caso para todas las células, hay células donde sólo se producen 36 ATP eso depende del tipo de célula y el lugar y la función que cumple esta célula dentro de nuestro cuerpo. También es importante rescatar que en la Glucólisis se habían gastado 2 moléculas de ATP si sumamos estas dos moléculas que se gastaron y se las sumamos a las 38 vamos a tener un total de 40, esta es la ganancia bruta que se obtiene al respirar completamente una molécula de glucosa. Espero que esta información le haya sido útil para ampliar sus conocimientos sobre los procesos respiratorios si quiere más información acceda al Portal del MEP en la sección de Educatico. ¡Hasta pronto!