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
Espaciointermembranal
Matriz
Membranainterna
2H+
4H+43 subunidades
Fe-S Q QH2
Espaciointermembranal
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
Espaciointermembranal
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
Espaciointermembranal
Membranainterna
Matriz
COMPLEJO IV: Citocromo c al O2 Citocromo oxidasa
CuA
O22H2O
Cyt c
Cyt a
Cyt a3
CuB
2H+
Espaciointermembranal
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
Espaciointermembranal
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