Q11.3. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa
La cadena respiratoria convierte electrones en gradiente protónico, y la ATP sintasa convierte ese gradiente en ATP. La clave es la quimiosmosis.
Objetivos de aprendizaje
- Describir complejos de la cadena respiratoria.
- Explicar fuerza protón-motriz.
- Relacionar transporte electrónico y síntesis de ATP.
- Reconocer inhibidores, desacoplantes y control respiratorio.
Mapa del capítulo
Cadena de electrones
NADH dona electrones al complejo I; FADH2 entra por complejo II. Los electrones pasan a ubiquinona, complejo III, citocromo c, complejo IV y finalmente O2, que se reduce a agua. El flujo está organizado para liberar energía en etapas y bombear protones en complejos I, III y IV.
Gradiente protónico
El bombeo genera diferencia de pH y potencial eléctrico a través de la membrana mitocondrial interna. Esa fuerza protón-motriz almacena energía electroquímica. No es un detalle accesorio: es el intermediario común que acopla oxidación de combustibles con fosforilación de ADP.
ATP sintasa
La ATP sintasa permite retorno de protones y usa la rotación molecular para favorecer síntesis de ATP. El complejo F0 conduce protones; F1 cataliza cambios conformacionales que unen ADP y Pi, forman ATP y lo liberan. La energía se usa sobre todo para cambiar afinidades, no para pegar ADP y Pi de modo simple.
Control e inhibidores
Cianuro y CO bloquean complejo IV; rotenona inhibe complejo I; oligomicina bloquea ATP sintasa. Desacoplantes permiten paso de protones sin síntesis de ATP, aumentando consumo de O2 y liberando calor. La respiración depende de disponibilidad de ADP: si no hay demanda de ATP, se frena el flujo.
Ejemplo trabajado de lectura metabólica
Un desacoplante colapsa el gradiente protónico: la cadena puede oxidar NADH y consumir O2, pero la síntesis de ATP cae y la energía aparece como calor.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Creer que ATP se forma directamente en la cadena | La cadena genera gradiente; ATP sintasa produce ATP. |
| Olvidar que complejo II no bombea protones | Entra electrones desde FADH2 con menor rendimiento. |
| Confundir inhibidor con desacoplante | Uno bloquea flujo; el otro lo separa de ATP. |
Autoevaluación
- Sigue el camino de electrones desde NADH hasta O2.
- Define fuerza protón-motriz.
- Compara inhibidor y desacoplante.