Quimiosmosis

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QUIMIOSMOSIS
Quimiosmosis es la difusión de iones a través de una membrana. Específicamente, se relaciona con la generación de ATP mediante el movimiento de iones hidrógeno (protones o H+) a través de la membrana interna mitocondrial y de la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.
Los protones difunden desde un área de alta concentración a un área de baja concentración. Peter Mitchellpropuso que un gradiente de concentración electroquímico de protones a través de la membrana podía ser usado para crear ATP. Él vio un paralelismo con el proceso de ósmosis (difusión de agua a través de una membrana) y por esto fue denominado "quimiosmosis".
La ATP sintasa es la enzima que produce ATP por quimiosmosis. Permite el paso de protones a su través, utilizando esa energía cinética parafosforilar ADP y así crear ATP. La generación de ATP por quimiosmosis ocurre en cloroplastos y mitocondrias, como también en algunas bacterias.


La teoría quimiosmótica
Peter Mitchell propuso la "hipótesis quimiosmótica en 1961.1 La teoría sugiere esencialmente que la mayor parte de la síntesis de ATP en la respiración celular, viene de un gradiente electroquímico existente entre la membranainterna y el espacio intermembrana de la mitocondria, mediante el uso de la energía de NADH y FADH2 que se han formado por la ruptura de moléculas ricas en energía, como la glucosa.


Quimiosmosis en una mitocondria.
Las moléculas como la glucosa, son metabolizadas para producir Acetil-CoA como un intermediario rico en energía. La oxidación de Acetil-CoA en la matriz mitocondrial estáacoplada a la reducción de una molécula transportadora como NAD+ y FAD.2

Los transportadores traspasan electrones a la cadena transportadora de electrones en la membrana mitocondrial interna, que luego los traspasan a otras proteínas en la cadena transportadora. La energía disponible en los electrones se usa para bombear protones desde la matriz, a través de la membrana mitocondrial interna,guardando energía en forma de un gradiente electroquímico transmembrana. Los protones se devuelven a través de la membrana interna, mediante la enzima ATP-sintasa. El flujo de protones de vuelta a la matriz mitocondrial mediante la ATP-sintasa, provee de suficiente energía para que el ADP se combine con Fósforo inorgánico para formar ATP. Los electrones y protones en la última bomba proteica de la cadenatransportadora son llevados al Oxígeno (O2) para formar Agua (H2O).

Ésta fue una propuesta radical en su tiempo, y no fue bien aceptada. La visión que prevalecía era que la energía de la transferencia electrónica se almacenaba es un intermediario estable de alta energía, un concepto mas conservativo del punto de vista químico. EL problema de éste viejo paradigma fue que nunca se encontró aquelintermediario, y la evidencia del bombeo de protones por los complejos de la Cadena de Transporte de electrones creció de forma tal, que no pudo ser ignorada. Eventualmente, el peso de la evidencia comenzó a favorecer la hipótesis quimiosmótica, y en 1978, el Premio Nobel de química fue entregado a Peter Mitchell.3

El acoplamiento quimiosmótico es importante en la producción de ATP en elcloroplasto4 y muchos tipos de bacteria.5
La fuerza Protón-Motriz
En la mayoría de los casos, la FPM es generada por una cadena transportadora de electrones, que actúa como una bomba de electrones tanto como una de protones, bombeando electrones en direcciones opuestas, creando una separación de carga. En la mitocondria, la liberación de energía libre desde la cadena transportadora de electrones, esutilizada para mover protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana de la mitocondria. Mover los protones a las partes externas crea una concentraciones levemente alta de partículas cargadas positivamente, dando por resultado un lado más positivo y un lado más negativo (El gradiente eléctrico generado es de aproximadamente -200 mV (matriz negativa) )
Ésta diferencia de carga da...
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