CADENA RESPIRATORIA

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CADENA RESPIRATORIA 
La cadena respiratoria es una serie de complejos enzimáticos que se encuentran en la membrana 
interna de la mitocondria en las células eucariotas y en la membrana plasmática de las células 
procariotas. La función principal de la cadena respiratoria es la oxidación de los sustratos 
metabólicos, como los ácidos grasos y la glucosa, para producir ATP, la principal fuente de energía 
de la célula. 
Los componentes de la cadena respiratoria incluyen: 
• Complejo I (NADH deshidrogenasa): Este complejo enzimático es el primer complejo de la 
cadena respiratoria y está compuesto por varias subunidades proteicas y cofactores, como 
flavina adenina dinucleótido (FAD) y hierro-sulfuro. Su función es oxidar el NADH a NAD+ y 
transferir los electrones a la siguiente enzima en la cadena respiratoria. 
• Coenzima Q (ubiquinona): La coenzima Q es una molécula lipídica que actúa como un 
transportador de electrones entre el complejo I y el complejo III de la cadena respiratoria. 
• Complejo III (citocromo c reductasa): Este complejo enzimático contiene citocromos y 
hierro-sulfuro como cofactores y utiliza la energía liberada por la transferencia de 
electrones para bombear protones (H+) a través de la membrana mitocondrial interna. 
• Citocromo c: Esta proteína soluble en agua se encuentra en el espacio intermembrana de 
la mitocondria y actúa como un transportador de electrones entre el complejo III y el 
complejo IV. 
• Complejo IV (citocromo c oxidasa): Este complejo enzimático contiene varios citocromos y 
cobre como cofactores y utiliza los electrones transferidos por el citocromo c para reducir 
el oxígeno a agua. La liberación de energía durante este proceso se utiliza para sintetizar 
ATP a través de la fosforilación oxidativa. 
ETAPAS 
través de la fosforilación oxidativa. A continuación, se describen las etapas principales de la 
cadena respiratoria: 
• Oxidación de NADH y FADH2: La cadena respiratoria comienza con la oxidación de NADH y 
FADH2 en el complejo I y el complejo II, respectivamente. Durante esta etapa, los 
electrones son transferidos desde NADH y FADH2 a la coenzima Q, que actúa como un 
transportador de electrones entre los complejos enzimáticos. 
• Bombeo de protones: Durante la transferencia de electrones a lo largo de la cadena 
respiratoria, se bombean protones (H+) a través de la membrana mitocondrial interna 
desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana. Este proceso se lleva a cabo 
por los complejos I, III y IV, que utilizan la energía liberada por la transferencia de 
electrones para transportar protones a través de la membrana. 
• Transferencia de electrones al oxígeno: En la última etapa de la cadena respiratoria, los 
electrones transferidos a través de los complejos I, III y IV se utilizan para reducir el 
oxígeno a agua en el complejo IV. Durante este proceso, se libera una gran cantidad de 
energía, que se utiliza para sintetizar ATP a través de la fosforilación oxidativa. 
 
• Síntesis de ATP: La síntesis de ATP se lleva a cabo a través de la fosforilación oxidativa, que 
utiliza el gradiente electroquímico de protones generado durante la cadena respiratoria 
para impulsar la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato. La enzima ATP sintasa, que se 
encuentra en la membrana mitocondrial interna, utiliza la energía liberada por la 
transferencia de protones a través de la membrana para unir ADP y fosfato y formar ATP. 
 
SECUENCIA DE LA CADENA RESPIRATORIA 
La secuencia de la cadena respiratoria es la siguiente: 
1. NADH deshidrogenasa (complejo I): El NADH producido durante la glucólisis y el ciclo 
de Krebs es oxidado por la NADH deshidrogenasa, liberando dos electrones y dos 
protones (H+). Los electrones son transferidos a la coenzima Q (ubiquinona), que se 
reduce a ubiquinol. 
2. Succinato deshidrogenasa (complejo II): El succinato producido durante el ciclo de 
Krebs es oxidado por la succinato deshidrogenasa, liberando dos electrones y dos 
protones (H+). Los electrones son transferidos a la coenzima Q (ubiquinona), que se 
reduce a ubiquinol. 
3. Citocromo c reductasa (complejo III): La ubiquinol es oxidado por la citocromo c 
reductasa, liberando dos electrones y dos protones (H+). Los electrones son 
transferidos al citocromo c, una proteína soluble en agua que se encuentra en el 
espacio intermembrana de la mitocondria. 
4. Citocromo c oxidasa (complejo IV): El citocromo c transporta los electrones hasta la 
citocromo c oxidasa, que reduce el oxígeno (O2) a agua (H2O) y libera cuatro protones 
(H+) en la matriz mitocondrial. 
Durante estos procesos, los protones (H+) son bombeados desde la matriz mitocondrial hacia el 
espacio intermembrana por los complejos I, III y IV, creando un gradiente de protones (H+) y un 
potencial electroquímico. Este gradiente de protones es utilizado por la ATP sintasa para producir 
ATP a través de la fosforilación oxidativa. 
En resumen, la secuencia de la cadena respiratoria comienza con la oxidación del NADH y FADH2 
en los complejos I y II, respectivamente, y continúa con la transferencia de electrones a través de 
los complejos III y IV, reduciendo el oxígeno a agua. Durante este proceso, se bombean protones a 
través de la membrana mitocondrial interna, creando un gradiente electroquímico que impulsa la 
síntesis de ATP a través de la ATP sintasa. 
 
Teorías que explican la producción de ATP a través de la fosforilación 
oxidativa 
Existen dos teorías principales que explican cómo se produce ATP a través de la fosforilación 
oxidativa en la cadena respiratoria: la teoría quimiosmótica y la teoría del acoplamiento 
conformacional. 
 
1. Teoría quimiosmótica: Esta teoría postula que la síntesis de ATP en la cadena respiratoria 
se debe a la generación de un gradiente electroquímico de protones (H+) a través de la 
membrana mitocondrial interna. Durante la cadena respiratoria, se bombean protones 
(H+) desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana, creando un gradiente 
de concentración de protones y un gradiente eléctrico. Este gradiente de protones 
impulsa la síntesis de ATP a través de la ATP sintasa, que actúa como una turbina, 
utilizando la energía liberada por el flujo de protones a través de la membrana para 
sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato. 
2. Teoría del acoplamiento conformacional: Esta teoría postula que la síntesis de ATP en la 
cadena respiratoria se debe a cambios conformacionales en la ATP sintasa que se 
producen como resultado del flujo de protones a través de la membrana mitocondrial 
interna. Durante la cadena respiratoria, los complejos enzimáticos que transportan 
electrones bombean protones (H+) desde la matriz mitocondrial hacia el espacio 
intermembrana, creando una diferencia de pH y un potencial eléctrico. Este gradiente de 
protones produce cambios conformacionales en la ATP sintasa, lo que permite que la 
enzima sintetice ATP a partir de ADP y fosfato. 
En resumen, la síntesis de ATP a través de la fosforilación oxidativa en la cadena respiratoria 
puede explicarse mediante dos teorías principales: la teoría quimiosmótica y la teoría del 
acoplamiento conformacional. Ambas teorías postulan que la síntesis de ATP se debe al gradiente 
electroquímico de protones que se genera durante la cadena respiratoria, ya sea a través del flujo 
de protones o de cambios conformacionales en la ATP sintasa.