FosforilacionOxidativa_29056

FOSFORILACIN OXIDATIVA

a) Reacciones de transferencia de electrones en las mitocondrias

b) Sntesis de ATP

LOCALIZACIN Y ESTRUCTURA DE LAS MITOCONDRIAS

Espaciointermembranal

Membrana externa

PERMEABLE A MOLCULAS PEQUEAS E IONES

Membrana interna

EXISTEN TRANSPORTADORES ESPECFICOSY ALOJA A LOS COMPONENTES DE LA CADENARESPIRATORIA Y LA ATP SINTASA

Matriz

CONTIENE AL COMPLEJO DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA Y LOS ENZIMAS DEL CICLO DE KREBSY DE OTRAS RUTAS (-OXIDACIN DE CIDOS GRASOS YOXIDACIN DE AMINOCIDOS)

LA FOSFORILACIN OXIDATIVA SE LLEVA A CABO EN LA MEMBRANAINTERNA MITOCONDRIAL

CICLO DEL CIDOCTRICO FOSFORILACIN OXIDATIVA

RESPIRACIN AERBICA: INCLUYE GLUCLISIS, CICLO DEL CIDO CTRICO Y FOSFORILACIN OXIDATIVA

LA FOSFORILACIN OXIDATIVA COMIENZA CON LAENTRADA DE ELECTRONES EN LA CADENA RESPIRATORIA

DE DNDE VIENEN LOS ELECTRONES?

LA MAYOR PARTE DE LOS ELECTRONES PROVIENENDE LA ACCIN DE DESHIDROGENASASQUE CAPTAN e- DE VAS CATABLICAS

LOS ELECTRONES GENERADOS DURANTE LA GLUCLISIS Y EL CICLO DEL CIDO CTRICOSON CANALIZADOS HACIA

LA CADENATRANSPORTADORADE ELECTRONES(CADENA RESPIRATORIA)

LOS ELECTRONES SE CAPTAN A TRAVS DEACEPTORES UNIVERSALES DE ELECTRONES

REDUCIDO NMERO DE TRANSPORTADORESDE ELECTRONES

Nucletidos deNicotinamida:NAD+, NADP+

Nucletidos deFlavina:FMN, FAD

Quinonas

ProtenasFerro-sulfuradas

Citocromos

LOS NUCLETIDOS DE NICOTINAMIDA.- Las deshidrogenasas ligadas a NAD+ eliminan dos tomos de hidrgeno de sus sustratos

DESHIDROGENACIN

SUSTRATO REDUCIDO + NAD+

SUSTRATO OXIDADO + NADH + H+

TANTO EL NADH COMO EL NADPH SON TRANSPORTADORESELECTRNICOS HIDROSOLUBLES QUE SE ASOCIAN

REVERSIBLEMENTE CON DESHIDROGENASAS

LOS NUCLETIDOS DE FLAVINA.- La forma oxidada puede aceptar unElectrn (formando un semiquinona) o dos electrones

Se encuentran fuertemente unidos a las FLAVOPROTENAS

GRUPOS PROSTTICOS

Eo depende de su entorno

LOS ELECTRONES SE CAPTAN A TRAVS DEACEPTORES UNIVERSALES DE ELECTRONES

Nucletidos deNicotinamida:NAD+, NADP+

Nucletidos deFlavina:FMN, FAD

Quinonas

ProtenasFerro-sulfuradas

Citocromos

TRANSPORTADORES UNIDOS A MEMBRANA(INTERNA MITOCONDRIAL)

LA UBIQUINONA, COENZIMA Q, Q (benzoquinona liposolublecon una largacadena lateralisoprenoide)

ES HIDROFBICA

Puede actuarcomo puenteentre un dadorde dos e- y unaceptor de unelectrn

LOS CITOCROMOS SON PROTENAS QUE TIENEN COMOCOFACTORES A LOS GRUPOS HEMO (Fe)

TRES CLASES DE CITOCROMOS.- De acuerdo a diferencias en su espectro de absorcin de la luz

a 600 nmb 560 nmc 550 nm

No covalente

Covalente (Cys)

Eo depende de su interaccin con la protena

SON HIDROFBICAS, EXCEPTO EL CITOCROMO C MITOCONDRIAL

PROTENAS FERRO-SULFURADAS.- El hierro est presenteNo como grupo hemo sino en asociacin con tomos deAzufre de residuos de Cys

Aconitasa

LA CADENA RESPIRATORIA(FOSFORILACIN OXIDATIVA)

CONSTA DE UNA SERIE DE TRANSPORTADORESELECTRNICOS QUE ACTAN SECUENCIALMENTE,

LA MAYORA DE LOS CUALES SONPROTENAS INTEGRALES CON GRUPOS PROSTTICOS

CAPAZ DE ACEPTAR Y DONAR UNO O DOSELECTRONES

LA INTERACCIN DE LOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES CON LAS PROTENAS MODIFICA LOS POTENCIALES DE REDUCCIN

Eo

Eo

Transportadordeelectrones

Transportadordeelectrones

Eo Eo

LOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES CEDEN,

A SU VEZ, LOS ELECTRONES A ACEPTORES

CON AFINIDAD POR LOS ELECTRONES MS ELEVADA

POTENCIAL DE REDUCCIN ESTNDAR, Eo (V)

Es un parmetro que permite medir la afinidad del aceptor por los electrones

FLUJO DE ELECTRONES:

EO BAJOS EO MS ELEVADOS

A MEDIDA QUE LA GLUCOSA SE OXIDA ENZIMTICAMENTE,

LOS ELECTRONES LIBERADOS FLUYEN A TRAVS DE UNASERIE DE TRANSPORTADORES DE ELECTRONES

INTERMEDIOS HASTA EL O2

DONDE EL O2 TIENE UNA AFINIDAD MAYOR QUE LOSTRANSPORTADORES INTERMEDIOS

DURANTE LA FOSFORILACIN OXIDATIVA SE LLEVAN ACABO TRES TIPOS DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES:

1. Directamente como electrones.- Tal como sucedeen la reduccin de Fe3+ a Fe2+

2. En forma de tomos de hidrgeno

3. En forma de ion hidruro (:H-) portador de 2 e-

G=-2840 kJ/mol

10 NADH + 2FADH2GAL3PDHPiruvatoDHisicitratoDH-cetog DHsuccDHmalDH

LA OXIDACIN DE GLUCOSA A DIXIDO DE CARBONOREQUIERE DE TRANSPORTADORES DE ELECTRONESESPECIALIZADOS

POTENCIALES DE REDUCCIN ESTNDAR DE LOSTRANSPORTADORES DE LA CADENA RESPIRATORIA

LOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES SE ENCUENTRAN EN COMPLEJOS MULTIENZIMTICOS

(+) Espaciointermembranal

E

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

NADH NAD+ (-0.315 V)

Complejo I (G= -69.5 kJ/mol)

Complejo II CoQ (0.045V)

Complejo III (G= -36.7 kJ/mol)

CytC (0.235V)

Complejo IV (G= -112 kJ/mol)

2H+ + O2 H2O (0.815 V)

(+0.03V)

Succ FADH2

Fum

ADP+Pi

ATP

ADP+Pi

ATP

ADP+Pi

ATP

REACCIN GLOBAL CATALIZADA POR LA CADENARESPIRATORIA MITOCONDRIAL

NADH

Q

Cyt b

Cyt c1

Cyt c

Cyt (a + a3)

O2

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

EO (v) Rotenona

Antimicina A

CN- o CO

COMPLEJO MASA No. de Grupo(s)ENZIMTICO/PROTENA (kDa) subunidades transportador(es) e-

I NADH deshidrogenasa 850 43 (14) FMN, Fe-S

II Succinato deshidrogenasa 140 4 FAD, Fe-S

III Ubiquinona-citocromo c 250 11 Hemos, Fe-Soxidorreductasa

Citocromo c 13 1 Hemo

IV Citocromo oxidasa 160 13 (3-4) Hemos, CuA, CuB

COMPLEJO I: NADH a Ubiquinona

FMN (4) Fe-S Q (2) QH2

NADH


Matriz

Membranainterna

2H+

4H+43 subunidades

Fe-S Q QH2


Matriz

Membranainterna

2H+

COMPLEJO II:Succinato a Ubiquinona

FAD

Succinato

FAD: Acil graso-CoA (-oxidacin)Glicerol-3-fosfato (hidrlisis de TG/ Gluclisis)

MATRIZ

COMPLEJO II

4 subunidades

(2) QH2


Matriz

Membranainterna

4H+

COMPLEJO III:Ubiquinona a citocromo c ComplejoCitocromo bc1

Fe-S Cyt c1

Cyt c

Q

.Q-

Cyt b

QH2

2H+

COMPLEJO III:Ubiquinona a citocromo c ComplejoCitocromo bc1

EL UBIQUINOL (QH2) SE OXIDA A Q AL TIEMPO QUE SE REDUCEN DOS MOLCULAS DE CITOCROMO c


Membranainterna

Matriz

COMPLEJO IV: Citocromo c al O2 Citocromo oxidasa

CuA

O22H2O

Cyt c

Cyt a

Cyt a3

CuB

2H+


Matriz

Membranainterna

Cyt c

I

II

III IV

NADH + H+ NAD+

Q

Succinato12O2 + 2H

+ H2O

4H+ 4H+ 2H+

FLUJO DE ELECTRONES Y PROTONES A TRAVS DE LACADENA RESPIRATORIA

[H+] y en carga

-

+

ENERGA ALMACENADA FUERZA PROTN-MOTRIZa) Energa qumica potencial pHb) Energa elctrica potencial

FOSFORILACIN OXIDATIVA

Energa del flujo de e- sntesis ATPtransduccin de energa

Hiptesis quimiosmtica

Energa se conserva por bombeo protones al espacio intermembranal: gradiente electroqumico.

Fuerza protn-motriz: sntesis ATP


Matriz

Membranainterna

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + ++ + + + + + + + + + + +

H+

ADP + Pi ATP

Fo

F1

HIPTESIS QUIMIOSMTICA

EXPLICA EL MECANISMO POR EL CUAL SE ACOPLAEL FLUJO DE PROTONES CON LA FOSFORILACIN

1) LOS PROTONES GENERADOS DURANTE ELPASO DE ELECTRONES POR LA CADENA RESPIRATORIA(COMPLEJOS I AL IV)

2) DAN LUGAR A LAFUERZA PROTN-MOTRIZ (pH, )

3) QUE IMPULSA LA FOSFORILACIN DEL ADPPARA FORMAR ATP

COMPLEJO DE LA ATP SINTASA MITOCONDRIAL

Es una ATPasa tipo F (factor de acoplamiento de energa)Complejo VDos componentes: F1, una protena perifrica de membrana

Fo, una protena integral de membrana

Fo

F1

9 9 9 9 Subunidadesde cinco tipos

distintos3 3

F1 Fo de la ATP sintasa

F1

3 3 3 3 Subunidadesa b2 c10-12Fo

MODELO DE UNIN Y CAMBIO DE LA ATP SINTASALa catlisis rotacional es clave en el mecanismo de unin y cambio de la sntesis de ATPimpulsada por elbombeo de H+

Conformacin -ADPUne ADP y Pi

Conformacin -ATPUne fuertemente ATP

Conformacin -vacaBaja afinidad porATP

ESPACIOINTERMEMBRANAL

(10 H+)

En F1: tres sitios con diferente conformacin (INTERCONVERTIBLES)

L(oose) : unin dbil a sustratos (ADP y Pi)

T(ight) : unin fuerte (sntesis ATP)

O(pen) : sin unin (abierto: salida ATP)

SNTESIS ATP:

1. Translocacin protones : Fo

2. Formacin enlace fosfoanhdrido de ATP: F1

PDH

2NAD+

2 NADH

Glucosa

Glucosa6P

2 GALD3P

2 1,3BiPglicerato

2 piruvato

2 NADH

2

2

2

2

1 glucosa: 2 ATP10 NADH2 FADH21 GTP

1 NADH : 3 ATP1FADH2 : 2 ATP

10 NADH X 3 ATP= 30 ATP2 FADH2 X 2 ATP = 4 ATPGluclisis = 2 ATPTCA = 1 GTP

TOTAL 36 ATP1 GTP

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