Cadena de transporte de electrones mitocondrial: fases, Ciclo Q y bombeo de protones

Cadena de Transporte de Electrones: Transferencia de Equivalentes Reductores

Este documento describe las fases secuenciales de la transferencia de electrones y el bombeo de protones a través de los complejos de la membrana mitocondrial interna.

Fases del Proceso

1. Transferencia de Equivalentes Reductores a la Flavoproteína (Complejo I)

   Es la transferencia de los equivalentes reductores. El NADH cede sus dos electrones y su protón al primer eslabón de la cadena, el FMN (Flavina Mononucleótido). En este proceso, el NADH es oxidado a NAD⁺. El FMN, habiendo aceptado los electrones y el protón, capta un hidrogenión extra de la matriz mitocondrial, con lo que se reduce a FMNH₂. La molécula FMN está unida a una proteína de alto peso molecular, por lo que atraviesa completamente la membrana mitocondrial interna.

2. Bombeo de Protones y Transferencia a Proteínas Ferrosulfuradas

   En este paso ocurre una transferencia en la cual el FMNH₂ transfiere dos átomos de hidrógeno desde la cara interna a la cara externa de la membrana, siendo los átomos ionizados en sus constituyentes. Los dos protones son bombeados al espacio intermembranoso y los dos electrones son transferidos al siguiente componente de la cadena: las Proteínas Ferrosulfuradas (FeS). Al ceder sus dos protones y dos electrones, el FMNH₂ vuelve a su forma oxidada, que es el FMN, y puede ser de nuevo reducido por el NADH.

3. Formación de Semiquinonas

   La proteína FeS cede sus electrones a una molécula llamada Coenzima Q (Ubiquinona). Dos moléculas de Coenzima Q captan cada una un electrón de ambas moléculas de proteína FeS y un protón de la matriz mitocondrial para completar cada una un átomo de hidrógeno y formar así dos moléculas de Semiquinonas.

4. Generación de Dihidroquinona (Ubiquinol)

   Posteriormente, el Citocromo b le transfiere dos electrones, uno a cada una de las moléculas de Semiquinona. Al captar dos protones más del medio intramitocondrial, se genera la forma más reducida de la Coenzima Q o Dihidroquinona (Ubiquinol). Esta es soluble en el medio lipídico de la membrana, por lo que es móvil y puede trasladarse a la cara externa de la membrana mitocondrial interna y lleva a cabo su función final: entregar todos sus electrones y bombear sus protones al medio externo. En un primer paso, las dos moléculas de hidroquinona ceden dos electrones al Citocromo c₁, bombeando al espacio intermembranoso sus dos protones, quedando nuevamente en forma Semiquinona.

5. El Ciclo Q (Complejo III)

   Las dos moléculas de Coenzima Q en su forma difenólica transfieren sus cuatro electrones a cuatro moléculas de citocromo (dos de Citocromo b y dos de Citocromo c), quedando la Coenzima Q en su forma original, la quinónica. El Citocromo b vuelve a ceder sus electrones a la Coenzima Q oxidada, formando el llamado Ciclo del Citocromo b-Coenzima Q (Ciclo Q). Desde este momento, la transferencia neta será desde el Citocromo c.

6. Transferencia Final hacia el Citocromo Oxidasa

   Los dos electrones depositados en las dos moléculas de Citocromo c₁ prosiguen de manera directa hasta el final de la cadena respiratoria. Estos electrones son transferidos del Citocromo c₁ al Citocromo c. Seguidamente, los dos electrones pasan al Citocromo a, atravesando la membrana por última vez, y llegan al Citocromo aa₃ (Citocromo Oxidasa).

7. Reducción del Oxígeno (Complejo IV)

   Por último, el Citocromo aa₃ transfiere los electrones al oxígeno y, con dos protones más del medio interno de la mitocondria, se produce una molécula de agua.