19.9: Cadena de transporte de electrones

La cadena de transporte de electrones o fosforilación oxidativa es un proceso exotérmico en el que la energía libre liberada durante las reacciones de transferencia de electrones se acopla a la síntesis de ATP. Este proceso es una fuente importante de energía en las células aeróbicas y, por lo tanto, los inhibidores de la cadena de transporte de electrones pueden ser perjudiciales para los procesos metabólicos de la célula.

Inhibidores de la cadena de transporte de electrones

La rotenona, un pesticida ampliamente utilizado, evita la transferencia de electrones del grupo Fe-S a la ubiquinona o Q en el complejo I al bloquear el sitio de unión al Q. La inhibición de la función del complejo I da como resultado un aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno o ROS. Esta producción de ROS inducida por la rotenona puede ser perjudicial para los componentes mitocondriales, incluido el ADN mitocondrial, y eventualmente puede conducir a la muerte celular.

Otro inhibidor competitivo de la ubiquinona es la carboxina, un potente fungicida que interfiere con el sitio de unión a Q en el complejo II. La unión de la carbona inhibe la transferencia de electrones de FADH₂ a ubiquinona, bloqueando así la cadena respiratoria.

También se sabe que ciertos antibióticos inhiben los complejos de la cadena respiratoria. Por ejemplo, la antimicina A, un antibiótico producido por las especies de Streptomyces, interfiere con el sitio de unión a la ubiquinona del complejo III, bloqueando así el ciclo Q. La ausencia de ciclo Q impide la transferencia de electrones entre las subunidades del complejo III, el citocromo b y el citocromo c, inhibiendo así la cadena de transporte de electrones.

A veces, las toxinas generadas durante las actividades metabólicas de la célula pueden actuar como inhibidores de la función mitocondrial. Por ejemplo, el monóxido de carbono, un subproducto del catabolismo hemo, inhibe el complejo IV compitiendo con el oxígeno por los sitios de unión al oxígeno. Esto conduce a la acumulación de electrones en el complejo III y da lugar a la generación de radicales superóxido.

La ATP sintasa mitocondrial, o complejo V, es inhibida por la oligomicina, un antibiótico que se une e inhibe su canal de protones. Esta inhibición impide el flujo de protones a través de la ATP sintasa, impidiendo así el movimiento rotatorio del complejo necesario para la conversión catalítica de ADP a ATP.

Si bien estas toxinas son potentes inhibidores de las funciones respiratorias, también pueden actuar como agentes valiosos en el estudio de complejos individuales y la investigación cinética de enzimas.