¿Qué es la fosforilación oxidativa?
La fosforilación oxidativa es el conjunto de reacciones químicas utilizadas para producir el trifosfato de adenosina (ATP). Una parte importante de la respiración aeróbica, es quizás la operación metabólica más fundamental en la tierra. Los diferentes tipos de organismos tienen muchas formas diferentes de organizar la fosforilación oxidativa, pero el resultado final es siempre el mismo: la energía del siguiente al último paso de la serie se usa para unir un átomo de fósforo al difosfato de adenosina (ADP), transformándolo en ATP . La energía potencial agregada a la molécula en esta reacción es precisamente lo que hace que el ATP sea una fuente de energía universalmente útil dentro de la célula.
El período previo al paso final de la fosforilación oxidativa implica una serie de reacciones de reducción-oxidación o redox. Estas reacciones transfieren electrones de una molécula a otra, alterando así la carga de ambas. Este conjunto de operaciones se denomina cadena de transporte de electrones, ya que permite que la célula mueva energía, en forma de electrones, desde el almacenamiento a un lugar donde pueda utilizarse fácilmente. El dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD + ) es un paso común cerca del final de este proceso. El '+' representa una carga positiva que le permite aceptar electrones fácilmente y convertirse en una forma reducida llamada NADH.
La energía de los electrones en NADH se usa para impulsar un proceso llamado quimiosmosis. La quimiosmosis concentra la energía de los electrones en energía potencial moviendo iones de hidrógeno (protones) a través de una membrana. Este movimiento crea un gradiente de energía a través de la membrana en virtud de la carga positiva acumulada en un lado. Este gradiente de energía se denomina fuerza motriz de protones. En este punto, puede tener lugar el paso final y más universal de la fosforilación oxidativa.
La ATP sintasa es la enzima responsable en última instancia de convertir ADP en ATP. Parte de la proteína está incrustada en la membrana a través de la cual se han conducido los protones. La ATP sintasa proporciona una ruta a través de la cual los protones pueden volver a ingresar a la célula, pero aprovecha la energía generada cuando lo hacen. Esta operación se asemeja a la forma en que los molinos de viento aprovechan las diferencias de presión y las ruedas de agua usan los cambios en la energía potencial resultante de la gravedad. El movimiento de un protón a través de la membrana se usa para impulsar un cambio en la forma de la enzima. Si una molécula de ADP ya está unida a la ATP sintasa cuando ocurre este evento, el cambio le impone un átomo de fósforo adicional. Se permite que la molécula de ATP recién producida deje la enzima y se libera para proporcionar energía en otras partes de la célula.