Bioquimica

Introducción
Luego que la glucosa u otros intermediarios metabólicos pasan a través de Glicolisis y/o el Ciclo del Krebs, tenemos que la ganancia neta de la Glicólisis es de 2 ATP, y en el ciclo de Krebs sólo obtenemos 1 ATP de ganancia. Recordemos la ecuación de oxidación total de glucosa por combustion:
, ΔGº= 2840 kJ/mol
y recordando además que un ATP entrega aproximadamente 30 kJ/mol,hemos recuperado 90 kJ/mol de un potencial energético sobre 2800 kJ/mol... entonces, la pregunta es:
¿De dónde obtenemos las cantidades de energía necesarias para sobrevivir?

Si analizamos brevemente la ecuación de combustión, sera evidente que la ecuación nos indica que los electrones pasaron directamente a O2 reduciendolo a H2O, pero esta reaccion no ocurre en forma tan directa en la naturalezay los 12 pares de electrones que se liberaron en la oxidación de la glucosa no se transfieren directamente al oxígeno, sino que se transfieren a las coenzimas NAD+ y FAD para formar NADH y FADH2 respectivamente. De ésta manera:

Estructura de NAD

Estructura de FAD
Reducen | Enzimas |
NAD+ | Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenada Complejo de la Piruvato deshidrogenasaIsocitratodeshidrogenasaα-cetoglutarato deshidrogenasaMalato deshidrogenasa |
FAD | Succinato deshidrogenasa |
Luego de la Glicólisis y del ciclo de Krebs, los electrones pasa a la cadena transportadora de electrones, un sistema de transportadores de electrones ubicado en la membrana interna mitocondrial, que actuan secuencialmente. La cadena de transportadores puede ser descrita como un gran proceso de 3 eventos,que son:
1. Transferencia de los electrones del NADH y FADH2 a otras sustancias, donde finalmente se reoxidan a NAD+ y FAD para seguir participando en mas reacciones redox.
2. Los electrones transferidos participarán en la oxidación-reducción secuencial de +10 centros redox en 4 complejos enzimáticos, antes de reducir el O2 a H2O.
3. Durante la transferencia de los electrones, los H+liberados por las coenzimas, serán expulsados de la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, y creando una gradiente entre ambas. Finalmente, la ΔG de ésa gradiente electroquímica conducirá la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi a través de la fosforilación oxidativa.
La Mitocondria
La mitocondria es el sitio del metabolismo oxidativo eucariótico

Estructura de la Mitocondria
Estructurade la Mitocondria
Estructura | Características |
Membrana Externa | Permeable a moléculas pequeñas e iones. Posee canales de porina |
Membrana Interna | Impermeable a la mayoría de moléculas pequeñas e iones, incluso H+ (permeable a O2, CO2 y H2O). Tiene: * Cadena de transporte de electrones * ADP-ATP translocasa * ATP-sintasa * otros transportadores |
Matriz mitocondrial | Tiene:* Complejo de la Piruvato deshidrogenasa * Enzimas del Ciclo de Krebs * Enzimas de la β-oxidación * Enzimas de oxidación de Aminoácidos * ADN, ribosomas * otras enzimas * ATP, ADP, Pi, Mg2+, Ca2+, K+ * otros intermediarios metabólicos solubles |
Transporte Mitocondrial
Puesto que la membrana interna es practicamente impermeable a cualquier metabolito, se genera una gradienteiónica (fuerza protón-motriz) que resulta en la compartimentalización de funciones metabolicas entre el citosol y la mitocondria, por tanto, se requieren sistemas que permitan ingresar metabolitos hacia la matriz. Existen 4 formas de hacerlo, 2 formas mediante enzimas y las 2 restantes como sistemas mas complejos denominados "shuttle" o lanzaderas.
1. ADP-ATP translocasa
2. Fosfatotranslocasa
3. Shuttle malato-aspartato: Es el shuttle mas activo en las mitocondrias del hígado, corazón y pulmón. El Oxaloacetato citosólico se reduce a malato y entra a la matriz por un transportador (carrier), donde se reoxida a oxaloacetato y se transamina a Aspartato que sale de la matriz para convertirse nuevamente en oxaloacetato.

1. Shuttle Glicerol-fosfato:Imagen Este shuttle cede los...