19.7: Cadena de transporte electrónico: complejos III y IV

Durante la cadena de transporte de electrones, los electrones de NADH y FADH₂ se transfieren primero a los complejos I y II, respectivamente. Estos dos complejos luego transfieren los electrones al ubiquinol, que los lleva más allá al complejo III. El complejo III pasa los electrones a través del espacio intermembrana a Cyt c, que los lleva más lejos al complejo IV. El complejo IV dona electrones al oxígeno y lo reduce a agua. A medida que los electrones pasan a través de los complejos I, III y IV, la energía liberada ayuda al bombeo de protones al espacio intermembrana, creando un gradiente de protones. Este gradiente de protones impulsa la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico en el complejo V o ATP sintasa y ayuda a satisfacer los requisitos energéticos de la célula.

Generación de superóxidos en el Complejo III

Los complejos de la cadena de transporte de electrones ubicados en la membrana mitocondrial son los principales sitios de generación de superóxido no enzimático dentro de una célula. Estos superóxidos son la causa principal del daño oxidativo celular que subyace a diversas enfermedades degenerativas, así como al envejecimiento. Mientras que los complejos I y II generan superóxidos dentro de la matriz mitocondrial, el complejo III produce superóxidos dentro de la matriz o en el espacio intermembrana.

La fuente real de superóxidos en el complejo III es el ciclo de la ubiquinona o Q, donde se genera un radical inestable ubisemiquinona (Q–). Este radical puede donar su electrón desapareado al oxígeno para generar aniones superóxido. Fármacos como la estigmatlina obstruyen el flujo de electrones de la ubiquinona a las proteínas de hierro-azufre y evitan la oxidación de la ubiquinona a ubisemiquinona, disminuyendo así la generación de superóxidos. Por el contrario, fármacos como la antimicina A pueden aumentar la generación de superóxidos dentro del ciclo Q al aumentar la concentración de ubisemiquinona en estado estacionario.

El Complejo IV actúa como Centro Regulador

La citocromo c oxidasa (COX) o Complejo IV actúa como el complejo receptor final de oxígeno, así como el centro regulador de la fosforilación oxidativa en las células eucariotas. Se regula a través de varios mecanismos, incluida la inhibición alostérica de ATP. Cuando la relación ATP/ADP de las células es alta, la COX fosforilada se somete a una inhibición de retroalimentación por ATP. Esta inhibición alostérica ayuda a detectar los niveles de energía de las células y ajustar la síntesis de ATP en las mitocondrias de acuerdo con la demanda de energía.