COMO FABRICAN ATP LAS CÉLULAS

Arvizu Karla MayteConcha Mora Lindsay

Cruz Sanchez Luis FernandoIbañez Herrera Rosalba Alejandra

Otero Carmona Rebeca Montserrat

FACULTAD DE MEDICINABioquimica y Biologia Molecular

Grupo 1118Yolanda Saldaña Balmori

• El ATP (adenosin trifosfato), es el fluido energético más importante de la célula.

Existen varios procesos para fabricar ATP

Peter Mitchell propuso la TEORÍA QUIMIOSMOTICA, en esta teoría, el componente más importante es la membrana

Energía libre

Mide la cantidad de energía de un sistema

químico disponible para efectuar un trabajo.

• Reacción de hidratos de carbono con el oxígeno, libera una gran cantidad de energía.

Respiración

• Dioxido de carbono se combina con agua para formar hidratos de carbono y oxígeno molecular. Solo se da si se le aports energía.

Fotosíntesis

Energía

Luz solar

Se deben absorber fotones

por cada molécula de dióxido

de carbono

transformada

Son absorbidos

por las moléculas de

pigmentos

Disminución de energía

libre

• Base orgánica: contiene nitrogeno (adenina)• un azúcar (ribosa)• Tres grupos fosfatoATP

• Cantidad de energía necesaria para elevar un grado Celsius la temperatura de un kilogramo de agua.

Kilocaloría

• Cantidad de una substancia expresada en gramos, numericamnente igual a su peso molecular

Mol

• Proteínas cataliticamente activas que reducen la cantidad de energía de activación

• Afectan solo la velocidad, no el sentido en elq ue discurre la reacción.

Enzimas

Teoría Quimiosmótica

Mitocondrias y bacterias

Fosforilación oxidativa

Cloroplastos bacterias

fotosintéticas.

Fosforilación

fotosintética

En

Transferencia de electrones

Síntesis de ATP

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

FOSFORILACIÓN FOTOSINTÉTICA

Fosforilación oxidativa

El hidrogeno es extraído a partir de los carbohidratos mediante el ciclo de acido cítrico. Los átomos de hidrogeno son liberados a la molécula NAD+ Posteriormente el NAD+ es reducido NADH. Cada par de electrones transferidos del NADH al oxigeno dan salida a 6 protones. A lo largo de la cadena los electrones pueden ser transportados de manera individual o

en parejas (por transferidores) El NADH cede 2 electrones y un protón al grupo transferidor FMN por lo que se oxida y

regresa a NAD+. Mientras que el FMN además capta un protón adicional y queda reducido FMNH2

El FMNH2 transfiere lo 2H desde la superficie interior hasta la exterior de la membrana.

Allí los átomos son ionizados y los protones liberados al medio extramitocondrial. Al ser liberados los protones, los electrones son transferidos a otras proteínas

denominadas FeS. Tras ceder 2 electrones y 2 protones el FMNH2 retorna a FMN.

FeS ceden el par de electrones a una molécula denominada ubiquinona o coenzima Q

Ubiquinona: es una molécula cíclica que contiene dos átomos de oxigeno y posee 3 estados de oxidación posible.

Estado de máxima oxidación (quinona), ambos oxígenos están unidos al anillo por dobles enlaces.

Semiquinona (QH*): Uniendo un átomo de hidrogeno a uno de los oxígenos. Hidroquinona (QH2): Ambos oxígenos están unidos a átomos de hidrogeno. En el ciclo Q, 2 moléculas de ubiquinona captan respectivamente un electrón

procedente de las FeS y protones del medio interno para formar 2 moléculas QH* Dos electrones mas son suministrados por otra proteína, el citocromo b. Al captar dos protones mas del medio intramitocondrial se forman dos moléculas de

QH2 La ubiquinona es soluble en la matriz lipídica de la membrana, por esto es móvil. Posteriormente las dos moléculas de QH2 atraviesan la membrana interna de la

mitocondria, en donde toman 4H. Una vez en el exterior ceden un electrón a la proteína citocromo C1, y liberan un

protón fuera de la mitocondria. De esta manera regresan al estado QH*, el ciclo se completa cuando retornan a la

forma máxima de oxidación (quinona).

Cada una cede su protón restante al medio externo y transfiere el electrón asociado al citocromo b. De tal manera que se han transferido ya 6 protones a través de la membrana externa de la mitocondria.

Dos electrones fueron donados al citocromoC1 y otros dos al citocromo b.

Son transferidos del citocromo C1 al citocromo C, luego pasan al citocromo a, atravesando por última vez la membrana llegan al citocromo a3 , finalmente este citocromo es oxidado por oxigeno molecular.

Dos electrones son cedidos a un átomo de oxígeno y dos protones son captados en el medio interno de la mitocondria con lo que se forma H2O.

Cadena respiratoria de bacteria Escherichia Coli

Por cada par de electrones que atraviesan la cadena respiratoria, solo salen de la célula bacteriana cuatro protones.

Los electrones son suministrados a la cadena respiratoria por el NADH y son cedidos al grupo FAD que transporta 2 hidrógenos al exterior de la membrana.

Los electrones son transferidos a ferroproteínas sulfuradas. Segundo transferidor de Hidrógeno: urbiquinona. Los 2 electrones son cedidos a una molécula de quinona

formando hidroquinona liberar 2 protones en el exterior trasferir 2 e a dos moléculas de citocromo b electrones regresan por medio del citrocomo b y citocromo o

EN RESUMEN

“El par de electrones cruza la membrana dos veces en cada dirección y transporta al exterior cuatro protones.”

En los cloroplastos la cadena empieza en el agua y termina de manera fosforilada del NAD+ o NADP+.

Cloroplastos

Triple membrana

2 exteriores = orgánulo

Interior = aparato de fosforilación

fotosintética

CLOROPLASTOS

Protones transportados al interior a través de membrana interna, para esto se requiere una energía libre de estado inicial.

Cada fotón absorbido lleva un electrón a través de la membrana interna. 1er fotón: complejo antena. La energía de excitación se comunica con el complejo y con P-680 = transferencia de un

electrón a un aceptor de electrones. Las 2 moléculas oxidadas de P-680 son reducidas por dos electrones con ayuda de una enzima con manganeso: el

oxígeno se libera y sale del cloroplasto y los 2 protones pasan a la solución en el interior de la membrana interna. Los 2 electrones que atraviesan la membrana procedentes de P-680 son captados en el exterior por plastoquinona

(PQ). Los 2 electrones con 2 protones extraídos de la soluciónr educen la PQ a PQH2+ que libera los protones al interior y

transfiere los electrones al citocromo f. Siguiente transferidos de electrones en la cadena: plastocianina lleva 2 electrones al segundo sistema

fotoquímicamente activo. Molécula de clorofila excitada electrones trasladados a sup. externa donde son aceptados un una ferroproteína

sulfurada. De ferroproteína a ferredoxina electrones a FAD = FADH2+ NADP+ toma los electrones y un protón del FAH2+ y forma NADPH. Cuando se completa el paso de 2 electrones por la cadena, 2 protones quedan fuera de la membrana y 4 en el interior.

H.T Witt y sus colegas probaron que hay un potencial eléctrico a través de la membrana interna del cloroplasto en menos de 10^-8 segundos después de una iluminación.

Gradiente de protones almacenamiento de energía libre. Tiene 2 componentes: Diferencia de concentración o actividad química de los protones a ambos lados de la membrana. 2) La carga eléctrica transportada por los protones. Energía total de gradiente= componente de concentración + componente eléctrico un protón es expulsado y

experimenta una fuerza que lo introduce de nuevo. El botón designado por F1 es una proteína soluble compuesta por 5 tipos de subunidades. .El sistema completo de enzimas se llama complejo D1-F0’. Por cada dos protones que penetran por entre el complejo,

una molécula de ADP se combina con fosfato inorgánico formando ATP. La reacción es reversible. El complejo controla la velocidad de la reacción. En las enzimas el sistema enzimático se denomina complejo CF1-CF0’; los protones fluyen hacia afuera por el complejo y

el ATP se forma en el espacio que queda entre las membranas interna y externa del cloroplasto. Este complejo requiere 3 protones por cada ATP sintetizado.

De las 5 subunidades, solo se necesitan 3 para que se disocie el ATP. La menor de las subunidades es un inhibidor de la actividad catalítica que evita que la reacción prosiga cuando el

gradiente de protones es muy pequeño. La extracción de F1 hace a la membrana muy permeable a los protones. El F0 actúa como un canal en el que los protones atraviesan la membrana hasta F1.

½O2+2e-+2H=H2O

En el proceso catalítico propuesto por Mitchell, un grupo de fosfato se une al enzima en el locus activo, dos protones impulsados por el canal mediante el potencial de membrana y el gradiente de pH atacan a uno de los oxígenos del fosfato provocando su pérdida para formar una molécula de agua; el enlace fosfórico creado transforma el grupo fosfato en una especia altamente reaccionante que se puede en lazar directamente al ADP.

Mitocondria Cloroplasto

Dinitrofenol

IONOFOROS

Dinitrofenol: Inhibe la sintesis de ATP

Valinomicina: Disipa el potencial de membrana

Nigericina: Elimina el gradiente de pH

Gradiente de electroquímico

de protones

Cantidad de ATP

sintentetizada y suficiente energía libre

para la síntesis

Energetica y cineticamente competente

ESTEQUIOMETRIA2 protones por cada lugar de acoplamiento

Par de electrones que atraviesan la

membrana

Mitocondrias: H+/2e- de 6

E. Coli y Cloroplastos: H/2e- de 4

Fosforilacion oxidativa y

fotosintetica

Numero de moléculas de ATP sintetizadas por cada atomo de O2 reducido a

agua