Cos'è catena di trasporto degli elettroni?

Catena di Trasporto degli Elettroni (CTE)

La catena di trasporto degli elettroni (CTE), chiamata anche catena respiratoria, è una serie di complessi proteici incorporati nella membrana mitocondriale interna (negli eucarioti) o nella membrana plasmatica (nei procarioti). Il suo ruolo principale è quello di trasferire elettroni da molecole donatrici di elettroni a molecole accettrici di elettroni, come l'ossigeno (nella respirazione aerobica). Questo trasferimento di elettroni è accoppiato al pompaggio di protoni (H+) attraverso la membrana, generando un gradiente elettrochimico che viene poi utilizzato per sintetizzare l'ATP attraverso un processo chiamato chemiosmosi.

Componenti Principali:

• Complessi proteici: La CTE è composta da diversi complessi proteici principali (Complesso I, Complesso II, Complesso III, Complesso IV), ognuno dei quali accetta e dona elettroni in una sequenza specifica. Ogni complesso include anche cofattori, come gruppi eme o centri ferro-zolfo, che facilitano il trasferimento degli elettroni.

• Trasportatori di elettroni mobili:

  • Ubichinone (Coenzima Q): Un trasportatore di elettroni liposolubile che si muove all'interno della membrana mitocondriale interna, trasportando elettroni dal Complesso I e Complesso II al Complesso III.
  • Citocromo c: Una proteina idrosolubile che si trova nello spazio intermembrana e trasporta elettroni dal Complesso III al Complesso IV.

Processo Generale:

1. Donazione di elettroni: Gli elettroni vengono forniti alla CTE da molecole come NADH e FADH2, prodotte durante la glicolisi, il ciclo di Krebs (o ciclo dell'acido citrico) e l'ossidazione degli acidi grassi. Il NADH dona i suoi elettroni al Complesso I, mentre il FADH2 dona i suoi elettroni al Complesso II.

2. Trasferimento di elettroni attraverso i complessi: Gli elettroni passano sequenzialmente attraverso i complessi I, III e IV, o attraverso il complesso II, III e IV, a seconda della molecola donatrice. Ad ogni passaggio, gli elettroni perdono una piccola quantità di energia.

3. Pompaggio di protoni: L'energia rilasciata durante il trasferimento degli elettroni viene utilizzata per pompare protoni (H+) dallo spazio della matrice mitocondriale allo spazio intermembrana. Questo crea un gradiente elettrochimico di protoni. I Complessi I, III e IV contribuiscono al pompaggio di protoni.

4. Accettore finale di elettroni: L'ossigeno (O2) è l'accettore finale di elettroni. Riceve gli elettroni dal Complesso IV e viene ridotto ad acqua (H2O).

5. Sintesi di ATP: Il gradiente protonico generato dalla CTE viene utilizzato dalla ATP sintasi (Complesso V) per sintetizzare ATP. I protoni fluiscono di nuovo attraverso l'ATP sintasi, dall'area ad alta concentrazione (spazio intermembrana) all'area a bassa concentrazione (matrice mitocondriale), fornendo l'energia necessaria per la fosforilazione dell'ADP in ATP (fosforilazione ossidativa).

Inibitori della CTE:

Diverse sostanze possono inibire la CTE, bloccando il flusso di elettroni a specifici complessi. Questi inibitori possono essere letali perché interrompono la produzione di ATP. Esempi includono il cianuro e il monossido di carbonio.

Significato biologico:

La CTE è essenziale per la produzione di energia (ATP) nelle cellule eucariotiche e procariotiche. Fornisce la maggior parte dell'ATP necessario per i processi cellulari. L'efficienza della CTE è influenzata da vari fattori, tra cui la disponibilità di substrati, la presenza di inibitori e la salute generale dei mitocondri.