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La cadena de transporte de electrones es una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana interna de bacterias, en la membrana interna mitocondrial1 o en las membranas tilacoidales, que mediante reacciones bioquímicas producen trifosfato de adenosina (ATP),2 que es el compuesto energético que utilizan los seres vivos. Solo dos fuentes de energía son utilizadas por los organismos vivos: reacciones de reducción-oxidación y la luz solar (fotosíntesis). Los organismos que utilizan las reacciones redox para producir ATP se les conoce con el nombre de quimioautótrofos, mientras que los que utilizan la luz solar para tal evento se les conoce por el nombre de fotoautótrofos.3 Ambos tipos de organismos utilizan sus cadenas de transporte de electrones para convertir la energía en ATP.
Índice
1 Conceptos generales
2 Antecedentes
3 Cadenas de transporte de electrones en mitocondrias
3.1 Transportadores redox mitocondriales
3.1.1 Complejo I
3.1.2 Complejo II
3.1.3 Complejo III
3.1.4 Complejo IV
3.2 Acoplamiento con la fosforilación oxidativa
3.3 Resumen
4 Cadena transportadora de electrones en bacterias
4.1 Donadores de electrones
4.2 Deshidrogenasas
4.3 Transportadores de quinona
4.4 Bombas de protones
4.5 Citocromos
4.6 Oxidasas y reductasas terminales
4.7 Aceptores de electrones
4.8 Resumen
5 Cadena de transporte de electrones fotosintética
6 Véase también
7 Referencias
8 Bibliografía básica
9 Enlaces externos
Conceptos generales
La misión de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electroquímico que se utiliza para la síntesis de ATP.4 Dicho gradiente electroquímico se consigue mediante el flujo de electrones entre diversas sustancias de esta cadena que favorecen en último caso la translocación de protones que generan el gradiente anteriormente mencionado. De esta forma podemos deducir la existencia de tres procesos totalmente dependientes:
un flujo de electrones desde sustancias individuales;
un uso de la energía desprendida de ese flujo de electrones que se utiliza para la translocación de protones en contra de gradiente, por lo que energéticamente estamos hablando de un proceso desfavorable;
un uso de ese gradiente electroquímico para la formación de ATP mediante un proceso favorable desde un punto de vista energético.
Antecedentes
Las reacciones redox son reacciones químicas en las cuales los electrones son transferidos desde una molécula donadora hacia una molécula aceptora. La fuerza que conduce a esta clase de reacciones es la energía libre de Gibbs de los reactivos y los productos. La energía libre de Gibbs es la energía disponible para realizar un trabajo. Ninguna reacción que incremente la energía libre de Gibbs total de un sistema se realizará de forma espontánea.
La transferencia de electrones desde moléculas altamente energéticas (donadoras) hacia moléculas de bajo poder energético (aceptoras) puede ser espaciado en una serie de reacciones redox intermediarias, que en definitiva forman una cadena de transporte. El hecho de que estas reacciones sean termodinámicamente posibles no significa que puedan ocurrir; por ejemplo una mezcla de hidrógeno y oxígeno no entra en ignición de forma espontánea, se requiere suplementar cierta energía de activación o bajar la energía de activación de la reacción. Los sistemas biológicos usan estructuras complejas que reducen la energía de activación de las reacciones bioquímicas.
El transporte de electrones se realiza mediante reacciones que son termodinámicamente favorables, y han sido acopladas a reacciones que termodinámicamente no lo son, como por ejemplo son la separación de carga, la creación de un gradiente osmótico o el cootransporte. De esta forma, la energía libre del sistema baja y hace posible que el proceso se lleve a cabo. Las macromoléculas biológicas que catalizan este tipo de reacciones desfavorables, termodinámicamente hablando, se han encontrado en todas las formas de vida conocidas, y solo realizan estas funciones si y solo si están acopladas a reacciones termodinámicas favorables y que ocurran a la vez de las que no lo son.
La cadena de transporte de electrones produce energía para la formación de un gradiente electroquímico, es decir se utiliza ese flujo para el transporte de sustancias a través de membrana. Este gradiente se utiliza para realizar, posteriormente un trabajo mecánico, como puede ser la rotación de un flagelo bacteriano o la síntesis de ATP, que es imprescindible para un organismo. Esta cadena también consiste en una serie de transportadores que actúan secuencialmente, los cuales son generalmente proteínas integrales de membrana con grupos prostéticos capaces de aceptar y/o donar 1 o 2 electrones.