La cadena de transporte de electrones es uno de los sistemas celulares más importantes. Se encuentra tanto en procariotas como en eucariotas. Este hecho no solamente resalta su importancia metabólica sino que, además ésta se ve corroborada por la poca alteración de las proteínas que la componen a lo largo de la evolución. En los procariotas se encuentra adosado a la membrana plasmática y en eucariotas, las proteínas que forman la cadena de transporte de electrones se encuentran en las membranas internas de cloroplastos y mitocondrias. De los tres la cadena transportadora de electrones de mitocondrias es la más conocida. (3)
La misión de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electroquímico que se utiliza para la síntesis de ATP. 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. (e-2)
En eucariotas la membrana interna de mitocondrias es prácticamente impermeable a todas las moléculas e iones. La cadena de transporte de electrones sirve al único fin de transportar protones de un lado de estas membranas a otro. Los protones, así, se concentran en un lado de la membrana. Cuando un soluto, en este caso los protones (H+), se acumula en un lado de una membrana tienden a viajar al lado con menor concentración, pero las membranas de los orgánulos que tienen la cadena electrónica son impermeables a ellos.
En el metabolismo catabólico se deshacen moléculas complejas. En estos procesos, como el ciclo de Krebs, se desprende energía que es recogida bien en forma de ATP o bien en NADH o FADH. El ATP puede ser usado directamente por otros enzimas para la síntesis de las moléculas que necesita el organismo. El NADH y el FADH almacenan poder reductor.
La cadena de electrones está compuesta por 4 complejos (I a IV). Los complejos I, III y IV se encuentran atravesando la membrana, mientras que el complejo II está tan solo anclado a ella. Normalmente los complejos se encuentran asociados unos con otros formando los denominados “supercomplejos”. En animales el supercomplejo está formado por los 4 complejos y en plantas en los supercomplejos de cloroplastos falta el complejo II, que aunque está presente en la cadena de electrones, no está asociado al resto. Esta asociación se estima que existe para mejorar la eficiencia de la cadena electrónica.
El Complejo I de la cadena es capaz de utilizar el poder reductor del NADH o FADH para transferir protones al interior de las mitocondrias. Además de pasar protones el complejo I capta también electrones del NADH o FADH, estos electrones se los cederá al complejo III para activarlo y que también transporte electrones y éste se los dará al complejo IV con el mismo fin. En el caso de las bacterias el transporte de protones se realiza hacia el exterior celular. Puedes aprender más de la cadena transportadora de electrones en el artículo que le dedicamos a su funcionamiento aquí (próximamente). El fin de este transporte de protones es generar un gradiente de entre ambos lados de la membrana para que los H+ solo puedan pasar a través de la ATP sintasa. Ésta enzima es capaz de convertir una molécula de adenosina difosfato (ADP) y un fosforo inorgánico (Pi) en una molécula de ATP, gracias al paso de H+. (2)