NADH-Coenzima Q Oxidorreductasa (Complejo I)

El primer complejo proteico en la cadena de transporte de electrones se llama NADH-Coenzima Q oxidorreductasa y comúnmente se denomina Complejo I. También se llama NADH deshidrogenasa. Es un gran complejo de proteínas de múltiples unidades en forma de L que acepta los electrones de alta energía del NADH. La molécula de NADH dona dos electrones a un mononucleótido de flavina del grupo aceptor (FMN) que se encuentra en el brazo vertical del complejo como se muestra a continuación. El FMN se reduce a la forma FMNH₂.

Desde este punto, los electrones se mueven a lo largo de una serie de grupos hierro-azufre (alrededor de ocho de ellos) y se transfieren a la coenzima Q asociada (ubiquinona). La ubiquinona también extrae dos protones de la matriz para formar el ubiquinol completamente reducido (QH₂). A medida que los electrones se mueven a través de la serie de grupos de FeS, utilizan la energía eléctrica proporcionada para bombear 4 iones H⁺ fuera de la matriz mitocondrial y hacia el espacio intermembrana para proporcionarlos para la producción de la molécula de alta energía ATP en el proceso de fosforilación oxidativa.

Mononucleótido de Flavina (FMN)

El mononucleótido de flavina (FMN) es una biomolécula producida a partir de la riboflavina (vitamina B2) por la enzima riboflavina quinasa y funciona como el grupo protésico de varias oxidorreductasas, incluida la NADH deshidrogenasa. Los grupos protésicos son cofactores que participan activamente en los procesos catalíticos enzimáticos. El FMN actúa como un portador de electrones en Complejo 1 y entrega los electrones del NADH al Fe-S para su posterior transporte.

Centros de Hierro y Azufre

Las proteínas de hierro-azufre juegan un papel en las reacciones de oxidación-reducción en la cadena de transporte de electrones en mitocondrias y cloroplastos. Tanto el Complejo I como el Complejo II tienen múltiples grupos de Fe-S para el transporte de electrones.

Coenzima Q (Ubiquinona)

La ubiquinona a menudo solo se indica con Q en los estudios sobre la cadena de transporte de electrones. Se utiliza para recolectar electrones tanto del Complejo I como del Complejo II, y recolecta protones para formar la forma completamente reducida de ubiquinol, indicada como QH2. En la forma QH2 entra en el Complejo III para transferir electrones al citocromo c y bombear protones al espacio intermembrana de las mitocondrias.

La coenzima Q, también conocida como ubiquinona, es una familia de coenzimas que es ubicua en los animales y la mayoría de las bacterias (de ahí el nombre de ubiquinona). Es una 1,4-benzoquinona, donde Q se refiere al grupo químico de quinona y 10 se refiere al número de subunidades químicas de isoprenilo en su cola. En las ubiquinonas naturales, el número puede oscilar entre 6 y 10. Está presente en todas las células eucariotas que respiran, principalmente en las mitocondrias. Es un componente de la cadena de transporte de electrones y participa en la respiración celular aeróbica, que genera energía en forma de ATP. El noventa y cinco por ciento de la energía del cuerpo humano se genera de esta manera (Wikipedia).

El ubiquinol QH₂ es un portador de dos electrones, pero parte de su función en el Complejo III es transferir electrones al citocromo c, que solo puede aceptar un electrón. Esta dificultad se supera en parte con el hecho de que la coenzima Q también puede tomar la forma de ubisemiquinona con la capacidad de transferir un solo electrón. Esto es fundamental para su papel en el transporte de electrones a través de complejos de hierro-azufre que pueden aceptar solo un electrón.

Otra función biológica útil de la coenzima Q es su capacidad para actuar como antioxidante al eliminar los radicales libres.