Ejercicio resuelto de Respiración celular · Biología · 2022

Si se hace un orificio en las membranas externa e interna de una mitocondria, ¿podrá seguir realizando la fosforilación oxidativa? Razone la respuesta. [1 punto]

$\textbf{Si se hace un orificio en las membranas externa e interna de una mitocondria, ¿podrá seguir realizando la fosforilación oxidativa? Razone la respuesta. [1 punto]}$

No podrá.

La fosforilación oxidativa no depende solo de que existan los complejos de la cadena respiratoria y la ATP-sintasa: depende de que la membrana mitocondrial interna sea impermeable a los protones. Esa impermeabilidad es lo que permite que los complejos I, III y IV, al transportar los electrones cedidos por el NADH y el $FADH_2$, bombeen protones desde la matriz al espacio intermembranoso y creen allí un gradiente electroquímico, la llamada fuerza protón-motriz. Como el único camino de vuelta a la matriz es la ATP-sintasa, los protones pasan por ella y la energía que liberan al hacerlo es la que la enzima emplea para fosforilar el ADP. Es la hipótesis quimiosmótica de Mitchell.

Si se perfora la membrana interna, los protones acumulados en el espacio intermembranoso vuelven libremente a la matriz por el orificio, sin pasar por la ATP-sintasa. El gradiente se disipa en cuanto se forma, y la energía que contenía se pierde en forma de calor en lugar de convertirse en energía química. Sin gradiente no hay síntesis de ATP.

Conviene señalar que la cadena transportadora seguiría funcionando: los electrones continuarían pasando de complejo en complejo hasta reducir el oxígeno a agua, e incluso lo harían más deprisa, porque desaparecería el freno que supone el propio gradiente. Es decir, la mitocondria seguiría consumiendo oxígeno y quemando sustratos, pero no obtendría ATP. Los dos procesos, la oxidación y la fosforilación, quedarían desacoplados.

Ese es exactamente el efecto de los agentes desacoplantes, como el dinitrofenol o la termogenina de la grasa parda: transportan protones a través de la membrana interna al margen de la ATP-sintasa. En el caso de la termogenina, el organismo lo aprovecha deliberadamente para producir calor en los recién nacidos y en los animales que hibernan.

La célula quedaría reducida al ATP de la glucólisis y del ciclo de Krebs a nivel de sustrato, unos cuatro por glucosa en lugar de treinta, lo que resulta insuficiente para sostener su metabolismo.