La fosforilación oxidativa

La fosforilación oxidativa, también conocida como OXPHOS, se refiere a las reacciones redox que involucran el flujo de electrones a lo largo de una serie de proteínas unidas por membranas, junto con la generación de trifosfato de adenosina (ATP).

La fosforilación oxidativa es el cuarto y último paso en la respiración celular. Mientras que la  respiración puede ser representada como la simple «combustión» de carbohidratos para formar dióxido de carbono y agua.

La célula no puede permitirse liberar toda la energía química almacenada en carbohidratos en un solo paso, ya que dañaría irreversiblemente el intrincado equilibrio y la homeostasis del organismo.

¿Dónde ocurre la fosforilación oxidativa?

Como todos los demás mecanismos de óxido reducción, ocurre en la célula, especialmente en las membranas del orgánulo llamado mitocondria, en donde también ocurren al mismo tiempo las reacciones de producción y gasto de energía en forma de ATP. Como en todo proceso, es importante la producción y gasto de energía necesario para la reacción.

Desarrollo del  proceso

Tiene dos etapas, una de degradación y otra de síntesis; en resumen, la fase de degradación produce ATP y la fase de síntesis lo utiliza. El ATP es probablemente la molécula más utilizada en el organismo.

Uno de los principios en los que se basa este proceso de fosforilación oxidativa es que las células tienen membranas que actúan como barreras impermeables selectivas, que las aíslan del entorno que las rodea; por otro lado, las células tienen en su interior orgánulos que a su vez están contenidos por membranas que las aíslan del entorno que las rodea. En este caso, la mitocondria, que es un órgano altamente especializado para la síntesis del ATP.

Las capas membranosas de la mitocondria son la clave del proceso de fosforilación oxidativa, que ya hemos mencionado, es decir, la síntesis de ATP. La mitocondria tiene tejidos altamente especializados, y tiene dos tipos de membranas: una externa y otra interna. La membrana externa es altamente permeable y permite el paso de muchas moléculas que se propagan libremente. La interna es impermeable, y es donde se encuentra la maquinaria para sintetizar el ATP.

La maquinaria encargada de sintetizar la molécula de ATP está incluida o sumergida dentro de la membrana interna de las mitocondrias, y consiste en proteínas especializadas en las funciones descritas a continuación. Las proteínas especializadas que, a diferencia de la gran mayoría de las proteínas solubles, pueden llevar a cabo procesos de transporte de compuestos químicos que no pasarían a través de una membrana si no fuera por ellas.

En las mitocondrias, estas proteínas aceptan y donan electrones, que originalmente provienen de los hidrógenos proporcionados por el ciclo de Krebs. Esto es, cuando una molécula dona su electrón a una de las proteínas de la membrana mitocondrial, el electrón es transportado al oxígeno, pero no directamente, sino a través de varios receptores. En algunos de los pasos, simultáneamente al transporte de los electrones hacia el oxígeno, y aprovechando la energía con la que esto ocurre, se «bombean» protones o hidrogeniones (H+) hacia el exterior de las mitocondrias.

La esencia del proceso es que las proteínas de la membrana mitocondrial, también llamadas transportadores de electrones, se encuentran formando una cadena que termina en oxígeno, y que al funcionar bombea protones hacia el exterior. Los protones tienen una gran propensión a volver al interior, y generan de ese modo una forma de energía. Esto genera una fuerza capaz de proporcionar la energía necesaria para el proceso de síntesis de ATP.

Importancia

La importancia de la fosforilación oxidativa es que la misma se encarga de los procesos metabólicos de síntesis de proteínas y de producir ATP, y al mismo tiempo usarlo para los procesos vitales.