Hola, ¿qué tal? Les saluda el profe de Biología, Bernie López. Hoy les hablaré de la etapa de la respiración celular llamada cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones. Para comprender mejor este proceso, se le recomienda ver los videos de las etapas anteriores, que son la glucólisis, la formación de la acetilcoenzimada 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, la célula solo ha ganado 4 moléculas de ATP. a partir de la molécula original de la glucosa. Sin embargo, ha capturado muchos electrones energéticos en la formación de dos moléculas portadoras, el NAD y el FADH2.
Recuerde que el proceso de 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, solo se han formado cuatro moléculas de ATP. Estas 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 NAD y los FAD, 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 matriz 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 membrana de la cresta mitocondrial y la membrana externa vamos a encontrar un espacio que vamos a llamar el espacio intermembranal.
Aquí lo que va a pasar es que las moléculas de NAD van a depositar sus dos electrones y esos dos electrones cargados energéticamente van a 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 este, se vuelven a pasar otro par de iones hidrógeno.
Y cuando saltamos al último, sucede lo mismo. Al final, una molécula de NAD tiene la capacidad de transportar alrededor de 6 iones hidrógeno. Las moléculas de FAD depositan 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 sus dos electrones aquí.
También estos dos componentes van a aportar dos iones hidrógenos cada uno, de tal manera que las moléculas de FAD solo tienen la posibilidad de producir cuatro iones hidrógenos. 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 combina con dos iones hidrógeno para formar una molécula de agua. Lo que tenemos en este momento es una diferencia de concentraciones de iones hidrógenos. En esta parte que es la matriz mitochondrial, vamos a encontrar pocos iones hidrógenos, mientras que en el espacio intermembranal vamos a encontrar mayor concentración de ellos.
Esto lo que va a originar es una gradiente de concentración que va a 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 ATPs, permite el paso de estos iones de hidrógeno que tienen una energía acumulada hacia el espacio intermembranal. Entonces ellos van a recorrer este camino, van a hacer este camino, y en el momento que van haciendo este camino, van soltando su energía, y en ese momento entra una molécula de ADP, el adenosine difosfato. para producir una molécula de ATP.
Es decir, aquí lo que vamos a ver es que... Por cada par de iones hidrógenos que pasan por la molécula sintetizadora de ATP, se produce una molécula de ATP. Entonces, recordemos algo.
Recordemos que los NAD producían seis iones hidrógenos. Entonces, al pasar en pares, lo que vamos a obtener es que por cada NAD se van a producir tres ATP. Recordemos también que los FAD tenemos aquí. solo tenían capacidad para producir cuatro iones hidrógenos.
Y como pasan en pares por aquí, el FAT nada más tiene la posibilidad de producir dos ATP. Para entender qué es una gradiente 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 si 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 altura de la toma y se va a 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 o la fuerza de gravedad. Esa energía tiene la particularidad de que la podemos transformar en otras fuentes de energía diferentes. Podemos meter una turbina y generar la energía eléctrica.
Y así es como realmente funcionan las gradientes de concentración. Como en el caso de los electrones aportados por las moléculas de NAD. Ellos aportaron la energía que hizo pasar los iones hidrógenos de la matriz mitocondrial al espacio intermembranal. En este caso, los electrones representan la bomba de agua que proporcionó la energía para que esos iones se fueran acumulando en el espacio intermembranal.
Luego, esos iones fueron acumulando energía por 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 de ATP a partir de los NAD y los FAT que llegaron a la cadena respiratoria, podemos resumir toda la información en este cuadro. Vamos a recordar lo siguiente.
En el proceso de glucólisis, encontramos la formación de dos ATP directamente. En la formación de atetilcoenzima A no se produce ninguno, mientras que en el ciclo de Crex vamos a encontrar dos. Si vamos al recuento de los NAC producidos.
En la glucólisis se obtenían dos y en la formación de acetilcoenzima A encontrábamos otros dos. En el ciclo de CREX, por el contrario, vamos a encontrar seis. Y en las etapas de producción de FAD, el único que participó fue el ciclo de CREX aportando unos dos moléculas.
Ahora sí, ya con esas tres columnas llenas, podemos ver cómo participan estos procesos en la formación del ATP cuando llegan... a la cadena respiratoria. Entonces aquí hay que recordar algo muy importante, que por cada molécula de NADD se producían tres moléculas de ATP cuando entraban a la cadena respiratoria.
Entonces en la glucólisis tenemos dos y si cada una de ellas produce tres ATPs, entonces lo multiplicamos por tres, esos dos, y vamos a obtener seis moléculas de ATP producidos por la glucólisis en la cadena respiratoria. Igualmente va a pasar con los dos de la formación de la acetilcoenzima A, entonces vamos a poner un 6 ahí también. En el caso del ciclo de Krebs, vamos a encontrar 6 NAD, y cada uno de ellos va a producir 3 moléculas de ATP, teniendo al final 18 ATPs producto de esos 6. Recordemos también que el ciclo de Krebs es el único proceso que produce FAD y produce 2. Entonces, Vamos a multiplicar esos dos que están ahí por dos más y esto nos va a dar cuatro ATPs.
Entonces, a partir del ciclo de que se obtienen 22 moléculas de ATP, producto de los FAT y los NAC que llegaron a la cadena respiratoria. Ahora, si vamos a totalizar todo el proceso, vamos a hacer un recuento de la columna de los ATPs, incluyendo esta columna que está aquí y esta. para sumar todos los ATP totales.
En la glucólisis se producen dos ATP directos, más seis, que fueron indirectos, producidos por la cadena, vamos a obtener ocho ATP. En el caso de la formación de la acetilcoenzima A, solo tenemos 6, que son indirectos porque se produjeron en la cadena respiratoria. Y en el ciclo de cracks 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, si totalizamos toda esta columna, vamos a obtener 38 moléculas de ATP totales.
Quiere decir que una molécula de glucosa que ha sido respirada completamente, se le pueden obtener 38 moléculas de ATP. Pero eso no quiere decir que este sea el caso para todas las células. Hay células donde solo se producen 36 ATPs. 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 dos moléculas de ATP. Si sumamos esas dos moléculas que se gastaron, Y si la 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.