La fosforilación oxidativa y la cadena de transporte de electrones

cuando estudiamos la glucólisis y la conversión del piruvato en acetil coa luego entrábamos al ciclo de krebs que también conocemos como el ciclo del ácido cítrico y vimos que en algunos pasos se producen directamente atp es verdad tenemos la producción de atp pero también dijimos que estábamos reduciendo algunas moléculas de n además en línea de h y luego dijimos que el nh puede oxidarse también y la energía de dicha oxidación puede utilizarse para generar otros atp es verdad podríamos generar más a tps en este caso y aunque nh es el personaje principal digamos en este caso también hay otras con enzimas involucradas por ejemplo la coenzima q que podemos ver aquí y bueno lo que quiero platicar en este vídeo es el proceso es todo sobre el proceso mediante el cual obtenemos esa energía del nh y esencialmente la conocemos como fosforilación oxidativa muy bien y el principal jugador cuando estamos hablando de la respiración celular y la fosforilación oxidativa en este caso sería el nh que el nh en el proceso de oxidarse en n además digamos éste puede oxidarse en n además que podemos observar que tiene una carga positiva entonces podemos observar que es lo que pasa en esta reacción desde el punto de vista del nh que se está oxidando y recordemos que la oxidación es pérdida de electrones así que podemos obtener también un protón aquí tenemos un protón y también vamos a obtener dos electrones verdad y esto es lo que ocurre cuando el nh se oxida en nd así que vamos a poner esto aquí obtenemos una reacción de oxidación aquí tenemos una reacción de oxidación y en este proceso se puede liberar mucha energía y el receptor de estos electrones verdad sería digamos vamos a poner la reacción así vamos a poner la reacción tenemos 2 electrones también vamos a tener dos protones aquí tenemos dos protones y en realidad aquí uno podría pensar que es media molécula de oxígeno gaseoso pero en realidad todo esto lo podemos pensar en moles verdad serían dos moles de electrones dos moles de protones y medio mol de oxígeno gaseoso y esto nos da un molde de agua cierto así que podemos pensar que el oxígeno es el receptor final de dichos electrones verdad bien y en realidad al oxígeno les gusta justamente oxidar de ahí viene la palabra oxidación verdad aquí al oxígeno lo que podemos decir es que le gusta reducirse verdad es decir le gusta acaparar electrones entonces decimos que el oxígeno se redujo aquí ocurre que el oxígeno oxígeno se redujo de lujo ahora bien si directamente transfiriéramos estos electrones digamos que se liberan del nh verdad si los transfiriéramos directamente al oxígeno entonces se liberaría tanta energía que no seríamos capaces de asimilar la no podría digamos servir para hacer trabajos útiles así que el proceso de la fosforilación oxidativa se trata de hacer esto en una serie de pasos y lo hacemos transfiriendo estos electrones digamos pasando los de un receptor a otro y cada vez que lo hacemos libera se libera energía pero de forma más controlada y puede generar trabajo en este caso el trabajo es bombear protones a través de la membrana y luego el gradiente que se forma se puede puede usarse para generar atp pero ya llegaremos a ese punto más adelante así que vamos a adentrarnos un poquito más en este punto que acabo de mencionar y aunque no vamos a entrar en todos los detalles esto solo es para darnos un panorama general de lo que es el proceso entonces estos electrones ir pasando de un receptor a otro por ejemplo pueden pasar a la coenzima cubo a la coenzima q después de pasar por la coenzima q pueden ir al citocromo se vamos a poner al citocromo sé muy bien y puede continuar pasándose hacia otros receptores hasta que finalmente puede llegar a esta parte verdad a esta parte donde los electrones pueden ser aceptados por el oxígeno para poder formar agua verdad y ahora recuerda que en cada paso de esta digamos de esta desde el paso de electrones verdad tenemos liberación de energía aquí tenemos liberación de energía acá tenemos liberación también de energía muy bien y esa energía se usa para bombear protones de hidrógeno a través de la membrana verdad y ese gradiente es útil también para la formación de atp así que vamos a adentrarnos ahora un poco en esto último vamos a dibujar una mitocondria vamos a movernos hacia la derecha y aquí vamos a pintar nuestra mitocondria verdad aquí tenemos la membrana externa y ahora vamos a pintar una pedazo digamos vamos a pintar un poco la membrana interna digamos más o menos algo así verdad ahí tenemos los pliegues de la membrana interna verdad que conocemos como crestas y sólo para hacer un poquito más claros vamos a poner que es cada cosa aquí tenemos la membrana externa la membrana externa acá esta sería la membrana interna ésta es la membrana interna y al espacio digamos comprendido entre estas dos membranas este este espacio que tenemos aquí se le conocen justamente como el espacio inter - o verdad aquí está el espacio espacio interno ínter membranoso membranoso muy bien y puedes notar que tenemos otro espacio verdad tenemos el espacio que está dentro de la membrana interna este espacio que tenemos aquí ya éste se le conoce como matriz muy bien esta es la matriz de la mitocondria muy bien y de hecho es aquí en donde se lleva a cabo el ciclo de krebs verdad que es en donde se produce la mayor parte de los nh es así que voy a poner este pequeño ciclo para representar que aquí se lleva a cabo el ciclo de krebs y no sólo se produce la mayor parte de los nh sino que también hay o se producen otras con enzimas que ya hemos mencionado verdad por ejemplo mencionamos el fadh 2 verdad efe efe de h 2 luego se utiliza para reducir a la coenzima q verdad y producir q h 2 y luego está participa en la fosforilación oxidativa y de ahí que en realidad puedas fijarte en cualquiera de estos en particular yo me voy a centrar en coche 2 bueno aunque mejor vamos a centrarnos sólo en nh porque en realidad atraviesan procesos digamos similares de hecho fadh 2 h 2 en realidad entran más adelante en la cadena de transporte de electrones y de hecho no producen tanta energía pero aún así son útiles para producir atp ahora bien ya dijimos el ciclo de krebs ocurre en la matriz de nuestra mitocondria pero ahora vamos a hacer un acercamiento a la membrana interna vamos a hacer un acercamiento a este pedazo vamos a hacer un acercamiento verdad y qué es lo que vamos a observar bueno en realidad es una membrana verdad y como toda membrana está formada por una bicapa de fosfolípidos muy bien vamos a poner esa bicapa de fosfolípidos y la voy a hacer suficientemente amplia para que quede muy claro qué es lo que está ocurriendo aquí a poner otra serie d aquí de las cabezas verdad de nuestra capa aquí tenemos las cabezas y tenemos las colas cierto entonces no voy a pintar las cosas de todos sino así simplemente aunque sea un poco espaciado y ahora vamos del otro lado entonces esta es la bicapa de fosfolípidos porque es como cualquier membrana verdad y también vamos a tener unas proteínas que atraviesan esta esta bicapa verdad aquí podríamos tener una primera proteína verdad tenemos una proteína que atraviesa esta bicapa en realidad estas son enzimas que de hecho son complejos proteínicos que facilitan la fosforilación oxidativa vamos a poner otro par de estas proteínas no sé cuál se exactamente la geometría de estas pero sólo para que quede claro vamos a ponerlo así vamos a poner una tercera y una tercera por acá verdad vamos a poner una tercera y vamos a extender un poquito más nuestra bicapa verdad vamos a poner un poco más de estas que vamos a extenderlo aquí también muy bien lo que ocurre es que cuando tenemos nh tenemos aquí nh y cede digamos los el don a los protones y electrones entonces se convierte en línea de más verdad esto es lo que vimos en esta reacción de oxidación y estos electrones digamos van a ir con otro receptor por acá y luego con otro y luego con otro y así sucesivamente van a seguir nuestra cadena de transporte de electrones y a medida que la energía se libera se emplea para bomber es para bombear protones de la matriz digamos la matriz es lo que se encuentra del lado izquierdo aquí tenemos matriz vamos a escribirlo bien aquí tenemos la matriz de la mitocondria muy bien y los protones son bombeados hacia digamos hacia el espacio intervendrán oso que se encuentra del lado derecho verdad aquí estaría la matriz y del otro lado tenemos el espacio inter - entonces a medida que los electrones van yendo de estados de energía más altos a estados de energía más bajos hasta digamos llegar al agua como vimos en esta reacción entonces se va generando un gradiente de protones verdad es decir estamos aumentando la concentración de protones del lado derecho es decir en el espacio internet gran uso y entonces todo esto en realidad es energía almacenada verdad ya que esto es en esencia un gradiente electroquímico y con toda esta carga querrán alejarse mutuamente y quizás quieran ir a este lado digamos al lado de la matriz en donde hay una menor concentración de protones es decir a donde hay menos carga positiva vamos a tener una concentración más alta en hidrógeno del lado derecho por eso digamos por difusión tenderán a ir a zonas con menor concentración por ejemplo nuevamente hacia la matriz verdad ya que aquí habrá una menor concentración de hidrógenos y este es el momento adecuado para usar esta energía para producir atp y la forma de hacerlo es utilizando un complejo proteínico que se le conoce como atp sin tasa entonces voy a tratar de esbozar un dibujo de la atp sin tasa digamos tiene como una estructura aquí tiene por aquí como una especie de eje y tiene otra estructura más o menos de ese estilo en realidad la estructura de la atp sintasa es fascinante y está atp sintasa atraviesa la membrana y de hecho tiene una estructura mecánica muy bien hecha más o menos se ve así aunque después te voy a enseñar un mejor diagrama y lo que pasa es que ésta está atp sin casa permite que estos protones de hidrógeno sigan digamos fluyendo en dirección contraria a su gradiente electroquímico verdad y de hecho hacen que este eje gire vamos a pintarlo así hacen que esté gire a medida que los protones van viajando hacia la matriz y bueno hay que recordar que todo este eje no es liso toda la atp sin tasa en realidad no es que esté hecho como de metal verdad como como ocurre en las máquinas en realidad todo esto está hecho de aminoácidos verdad entonces no es liso en realidad se ve bastante más complicado ya veremos una imagen más adelante verdad y no hay que olvidar que esto en realidad está hecho de aminoácidos y lo que ocurre es que tenemos digamos a dps alojados por aquí déjenme pintarlos por ejemplo aquí podemos tener a dps alojados por acá y podríamos tener un grupo fosfato verdad en realidad hay tres sitios en donde puede ocurrir esto verdad donde tenemos el pp con un grupo fosfato verdad y digamos hay otro tercer sitio que no voy a pintar por acá pero bueno lo que va a ocurrir en esencia es que sigue cambiando la conformación de la proteína y lo que ocurre es que embona el grupo fosfato con el atp tomando digamos energía para sellarlo y formar al final el atp entonces cuando el atp está digamos ya formado éste ya no se une al sitio activo y le permite liberarse entonces aquí tenemos la liberación del atp verdad entonces casi podríamos pensar esto como si fuera una turbina cierto en realidad el agua digamos entrar como si entrara por aquí y luego esa energía se utiliza para generar electricidad aquí lo que entra son los protones de hidrógeno y este movimiento rotatorio se usa para unir el fosfato con el atp verdad entonces de esta forma obtenemos el atp y esta es en realidad algo que está ocurriendo en nuestros cuerpos en este preciso momento incluso para que pueda yo hablar en este momento necesito energía y que se generen los atp es ahora para tener una mejor apreciación de qué es lo que ocurre voy a mostrarles una imagen más precisa de lo que es la atp sin casa aquí lo tenemos y con base en este diagrama aquí digamos vamos a pintar el espacio intervendrán oso sería esta parte de arriba esto sería el espacio inter membranoso y si ese es el espacio intervendrán oso entonces aquí tendremos la matriz verdad esto que tenemos como en gris es nuestra bicapa de fosfolípidos es decir es nuestra membrana vamos a poner aquí algunas algunas cabezas y colas aquí tenemos una capa aquí tenemos la otra verdad esta es la membrana y la membrana interna de la mitocondria que en realidad podría hacer un pliegue de la membrana es decir podría ser una cresta verdad entonces los protones de hidrógeno se acumulan en el espacio intervendrán huso aquí vamos a tener acumulación de protones verdad de este lado y estos se acumulan debido a la cadena de transporte de electrones luego fluyen en dirección opuesta al gradiente electroquímico verdad van fluyendo digamos en esta dirección hacen girar este rotor y permiten la creación de atp es por aquí entonces digamos vamos a tener por aquí a dp voy a ponerlo aquí vamos a tener a dp que se va a unir con un grupo fosfato se va a unir con un grupo fosfato y esto nos va a producir atp ese es el final digamos vamos a tener atp y esto es fascinante en realidad esto está ocurriendo en las células de tu cuerpo en este mismo momento en cierto sentido es lo que permite que tú que tu realidad sea posible verdad así que espero que tengas una mejor apreciación de todo esto ya hemos estado hablando bastante tiempo sobre la respiración celular verdad ya hemos hablado de la glucólisis por ejemplo hemos hablado de cómo se produce el atp directamente de la glucólisis o también cómo se produce atp en el ciclo de krebs verdad aquí tenemos la formación de atp en el ciclo de krebs pero en realidad la mayor parte de la energía proviene de la reducción de estas coenzimas por ejemplo n además en nh o por ejemplo también estas de por acá verdad porque luego en la fosforilación oxidativa se va a oxidar estas con enzimas verdad y en la cadena de transporte de electrones podemos usar la oxidación del nh para bombear protones hacia el espacio intervendrán oso y luego se les permite entrar de vuelta a la matriz verdad haciendo funcionar atp sin tasa que es 12 más o menos aquí verdad la atp sin tasa y que esto al final pueda producir atp que es la moneda energética de los sistemas biológicos