Quimiosmosis
Quimiosmosis és la difusió d'ions a través d'una membrana. Específicament, es relaciona en la generació d'ATP per mig del moviment de ions hidrogen (protones o H+) a través de la membrana mitocondrial interna i de la membrana dels tilacoides dels cloroplastos.
Els protones difonen des d'un àrea d'alta concentració a un àrea de baixa concentració. Peter Mitchell va propondre que un gradient de concentració electroquímic de protones a través de la membrana podia ser usat per a crear ATP. Ell va vore un paralelisme en el procés d'òsmosis (difusió d'aigua a través d'una membrana) i per açò va ser denominat "quimiosmosis". En 1978 Mitchell va ser guardonat en el Premi Nobel de Química pels seus treballs sobre l'intercanvi d'energia biològica per mig de la teoria de la química osmótica.
l'ATP-sintasa és l'enzima que produïx ATP per quimiosmosis. Permet el pas de protones al seu través, utilisant eixa energia cinètica per a fosforilar ADP i aixina crear ATP. La generació de ATP per quimiosmosis ocorre en cloroplastos i mitocondrias, com també en algunes bactèries.
La Teoria quimiosmótica
[editar | editar còdic]Peter Mitchell va propondre la "hipòtesis quimiosmótica" en 1961.[1] Esta teoria propon essencialment que la major part de la síntesis de ATP en la respiració celular, ve d'un gradient electroquímic existent entre la membrana interna i l'espai intermembrana de la mitocondria, per mig de l'us de l'energia de NADH i FADH2 que s'han format per la ruptura de molèculas riques en energia, com la glucosa.
Les molècules com la glucosa, són metabolisades per a produir acetil-CoA com un intermediari ric en energia. L'oxidació de acetil-CoA en la matriu mitocondrial està acoplada a la reducció d'una molècula transportadora com NAD+ i FAD.[2]
Els transportadors traspassen electrons a la cadena transportadora d'electrons en la membrana mitocondrial interna, que després els traspassen a atres proteïnas en la cadena transportadora. L'energia disponible en els electrons s'usa per a bombejar protones des de la matriu, a través de la membrana mitocondrial interna, guardant energia en forma d'un gradient electroquímic transmembrana. Els protones es tornen a través de la membrana interna, per mig de l'enzima ATP-sintasa. El fluix de protones de regrés a la matriu mitocondrial per mig de la ATP-sintasa, proveïx de suficient energia per a que el ADP es combine en fòsfor inorgànic per a formar ATP. Els electrons i protones en l'última bomba proteica de la cadena transportadora són duts al oxigen (O2) per a formar aigua (H2O).
Esta va ser una proposta radical en el seu temps, i no va ser ben acceptada. La visió que prevalia era que l'energia de la transferència electrònica s'almagasenava és un intermediari estable d'alta energia, un concepte més conservativo del punt de vista químic. El problema d'este vell paradigma va ser que mai es va trobar aquell intermediari, i l'evidència del bombeig de protones pels complexos de la Cadena de Transport d'electrons va créixer de forma tal, que no va poder ser ignorada. Eventualment, el pes de l'evidència va començar a favorir l'hipòtesis quimiosmótica, i en 1978, el Premi Nobel de química va ser entregat a Peter Mitchell.[3]
L'acoplament quimiosmótico és important en la producció de ATP en el cloroplasto[4] i molts tipos de bactèria.[5]
La força protón-motriu
[editar | editar còdic]En la majoria dels casos, la FPM és generada per una cadena transportadora d'electrons, que actua com una bomba tant d'electrons com de protones, bombejant electrons en direccions opostes, creant una separació de càrrega. En la mitocondria, la lliberació d'energia lliure des de la cadena transportadora d'electrons, és utilisada per a moure protones des de la matriu mitocondrial a l'espai intermembrana de la mitocondria. Moure els protones a les parts externes crea una concentracions lleument alta de partícules carregades positivament, donant per resultat un costat més positiu i un costat més negatiu (El gradient elèctric generat és d'aproximadament -200 mV (matriu negativa) )
Esta diferència de càrrega dona com resultat un gradient electroquímic. Este gradient es compon tant del gradient de pH i del gradient elèctric. El gradient de pH correspon a la diferència en la concentració del ion H+. Junts, el gradient electroquímic de protones correspon tant a la concentració com a la diferència de càrrega que es puga generar, es denomina Força Protón-Motriu (FPM).
En la mitocondria, la FPM es crea majoritàriament pel component elèctric, mentres que en els cloroplastos, la FPM és pràcticament creada pel gradient de pH. En qualsevol dels casos, la FPM necessita ser de 50 kJ/mol aproximadament per a que l'ATP-sintasa siga capaç de produir ATP.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Peter Mitchell(1961).«Coupling of phosphorylation to electron and hydrogen transfer by a chemi-osmotic type of mechanism».191
- 144–148.
- ↑ Alberts, Bruce (2002). «Proton Gradients Produïx Most of the Cell's ATP», Molecular Biology of the Cell, 4ta edició, Garland.
- ↑ The Nobel Prize in Chemistry 1978.
- ↑ Cooper, Geoffrey M.. «Figure 10.22: Electron transport and ATP synthesis during photosynthesis», The Cell: A Molecular Approach, 2nd edition edició, Sinauer Associates, Inc..
- ↑ Alberts, Bruce (2002). «Figure 14-32: The importance of H+-driven transport in bactèria», Molecular Biology of the Cell, Garland.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Quimiosmosis» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.