La fuerza protón-motriz

vuelve a oxidar a oxalacetato por el NAD 1 de la matriz para formar NADH, en una
reacción catalizada por la malato deshidrogenasa, una de las enzimas del ciclo del
ácido cítrico. El oxalacetato resultante no atraviesa fácilmente la membrana mitocondrial
interna, de manera que hace falta una reacción de transaminación (Capítulo 30)
para formar aspartato, que se puede transportar al citoplasma por medio de otro
antiporte, a cambio de glutamato. El glutamato cede un grupo amino al oxalacetato
para formar aspartato y a-cetoglutarato. En el citoplasma, el aspartato pierde su grupo
amino para formar oxalacetato, con lo que se vuelve a iniciar el ciclo.
La entrada del ADP a las mitocondrias está acoplada a la salida del ATP
La principal función de la fosforilación oxidativa consiste en generar ATP a partir de
ADP. Sin embargo, estos nucleótidos no difunden libremente a través de la membrana
mitocondrial interna. ¿Cómo atraviesan estas moléculas tan cargadas la membrana
mitocondrial interna? Una proteína transportadora específica, la ATP-ADP translocasa,
permite que estas moléculas atraviesen esta barrera de permeabilidad. Y, lo que
es más importante, el flujo de ATP y el del ADP están acoplados. El ADP entra en la
matriz mitocondrial únicamente si sale ATP, y viceversa. Este proceso lo lleva a cabo un
antiporte, la translocasa.
ADP32 citoplasma 1 ATP 42
matriz h ADP32 matriz 1 ATP42 citoplasma
La ATP-ADP translocasa es muy abundante, ya que representa aproximadamente el
15% de las proteínas de la membrana mitocondrial interna. La abundancia es una manifestación
del hecho de que, cada día, los seres humanos intercambian el equivalente a
su peso en ATP. La translocasa de 30 kd contiene un único lugar de unión a nucleótidos
que se orienta alternativamente hacia el lado de la matriz o hacia el lado citoplasmático
de la membrana (Figura 21.13). La clave para el transporte es que el ATP tiene una
carga negativa más que el ADP. Por tanto, en una mitocondria que está respirando activamente
con un potencial de membrana positivo, el transporte de ATP hacia el exterior
de la matriz mitocondrial y el transporte de ADP hacia el interior están favorecidos.
Este intercambio ATP-ADP no está exento de un significativo coste energético; aproximadamente
la cuarta parte del rendimiento energético del transporte de electrones a
través de la cadena respiratoria se consume en regenerar el potencial de membrana que
se pierde durante este proceso de intercambio. La inhibición de la ATP-ADP translocasa
también da lugar a la ulterior inhibición de la respiración celular (p. 380).
ATP
6
Citoplasma
Eversión 5
2 Eversión
4
ATP
Matriz
Figura 21.13 Mecanismo de la ATP-ADP translocasa mitocondrial. La translocasa cataliza
la entrada de ADP a la matriz acoplada a la salida del ATP. En el citoplasma, la unión del ADP (1)
favorece la eversión del transportador (2) para que libere el ADP en la matriz (3). La posterior
unión del ATP de la matriz a la forma evertida (4) favorece el retorno a la conformación original
(5), Tymoczko: liberando Biochemistry: ATP en el citoplasma A Short Course, (6). 2E
Perm. Fig.: 21014 New Fig.: 21-13
First Draft: 2011-08-15
2nd Pass: 2011-08-29
3rd Pass: 2011-09-09
ADP
1
3
ADP
NAD
Citoplasmático Mitocondrial
+
NADH +
NAD NADH
Citoplasmático Mitocondrial
Lanzadera malato-aspartato
+ +
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