14 -Cadena Respiratoria y Fosforilacion Oxidativa Clase 14

8/4/2019 14 -Cadena Respiratoria y Fosforilacion Oxidativa Clase 14

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Bioqumica

Facultad de EnfermeraUniversidad de la Repblica

ESFUNO 2011

Amalia vila


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Cadena respiratoria y fosforilacin oxidativa

Fosforilacin oxidativa: sntesis de ATP impulsada por la transferencia deelectrones al oxgeno.

Etapa final comn del catabolismo en los organismos aerobios Transduccin de energa ms importante.

Localizacin subcelular: mitocondrias de eucariotas.

Tres aspectos fundamentales de la fosforilacin oxidativa:

1. flujo de electrones a travs de una serie de transportadores de la membranamitocondrial interna.

El flujo de electrones a travs de la cadena respiratoria es exergnico. La energalibre se conserva en forma de gradiente electroqumico de H+.

El flujo de H+ transmembrana a favor de su gradiente de concentracin(exergnico) se acopla a la sntesis de ATP (endergnico)


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Reacciones RedoxReacciones de transferencia de electrones entre una especie que los cede (se oxida) y otra que los

acepta (se reduce)

Potencial de oxidorreduccin (E): representa la afinidad de una especie qumica por los electrones.

Cuanto mayor es E mayor afinidad por los electrones tiene dicha especie.

La energa libre que se obtiene del flujo electrnico es proporcional aE:

El flujo de electrones desde una especie con menor E a otra con mayor E liberaenerga libre.

E = Eaceptor - Edador

4 formas de transferir electrones en los sistemas biolgicos: Equivalente de reduccin

Transferencia directa de electrones (reduccin de Fe3+ a Fe2+)

Transferencia de tomo de H (H+ + e-)

Transferencia de hidruro (:H- = H+ + 2e-)

Combinacin directa de un reductor con oxgeno


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Los electrones son canalizados hacia transportadoreselectrnicos universales

Deshidrogenasas Ligadas a NAD+ o NADP+

Ligadas a FAD o FMN

NAD (NADP)

Coenzimas hidrosolubles, no atraviesan membranas

Asociadas dbilmente a las enzimas (difusin)

Derivados de la niacina

FAD (FMN)Coenzimas hidrosolubles fuertemente unidas a las enzimas (grupo prosttico)

No difunden entre enzimas (retienen temporal mente los electrones que se transfieren entre 2sustratos


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Transportadores electrnicos de la cadena respiratoria Los transportadores electrnicos se organizan en complejos (generalmente protenas

integrales de la MMI)

Los grupos prostticos de dichas protenas son capaces de transferir 1 o 2 electrones Adems de NAD y FAD hay otros 3 tipos de transportadores: UBIQUINONA (coenzima Q)

Molcula liposoluble y pequea (puede difundir libremente en la MMI) transportador mvil.

Puede aceptar 1 o 2 electrones


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CITOCROMOS

Pequeas hemoprotenas 3 clases diferentes (a, b y c) Cit a y b con protenas integrales de la

MMI Cit c asociado a cara externa de MMI

Transportadores electrnicos de la cadenarespiratoria

PROTENAS FERROSULFURADAS

Contienen hierro no hmico (asociado a azufre inorgnico o residuos de Cys dela protena)

Participan en la transferencia de 1 electrn


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Complejos de la cadena respiratoria

Todos los transportadores electrnicos de la cadena respiratoria, excepto cit c y UQ,se organizan en complejos multienzimticos.

Estn insertos en la MMI relativamente inmviles Aceptan electrones de transportadores mviles (NADH, succinato, UQ y cit c. Estos transportadores se disponen en una secuencia especfica de potenciales redox

crecientes


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Cadena Respiratoria


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Entrada de equivalentes de reduccin a la cadenarespiratoria (complejos I y II)


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Generacin del gradiente electroqumico de protones

Complejo I transporta 4 H+ por cada par de e- Complejo III transporta 2 H+ por cada par de e- Complejo IV transporta 4 H+ por cada par de e-

Cantidad de H+ transportados I IV aprox 10 H+ II IV aprox 6 H+

BALANCE ENERGTICO DEL TRANSPORTE ELECTRNICO

G= -220 kJ/mol

G= -180 kJ/mol

F f il i id ti l j ATP i t


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Fosforilacin oxidativa: complejo ATP sintasa Teora quimiosmtica

Fuerza protn-motriz

Energa inherente al establecimiento de un gradiente de concentracin cargaRepresenta la conservacin de parte de la energa de oxidacinSe utiliza para impulsar la sntesis de ATP

El complejo ATPsintasa cataliza la sntesis de ATP a partir de ADP y Pi aun en ausencia deun gradiente de protones

Aparentemente la fuerza protn-motriz suministra energa para la liberacin del ATPsintetizado por la ATP sintasa.

1 mol NADH 3 moles ATP => P/O = 3 (2,5)

1 mol FADH2 2 moles ATP => P/O = 2 (1,5)


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La fosforilacin oxidativa est acoplada a latransferencia de electrones

INHIBIDORES DE LA CADENARESPIRATORIA Rotenona, amital: inhiben complejo I

Antimicina A, inhibe complejo III Cianuro, inhibe complejo IV

Observaciones:

Si se bloquea la cadena respiratoria se bloquea la sntesis de ATP

Si se bloquea la sntesis de ATP (oligomicina) se bloquea el transporte electrnico

AGENTES DESACOPLANTES

DNP: cido dbil

Ionforos: valinomicina

O id i i d i l d l NADH i li i d


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Oxidacin mitocondrial del NADH citoslico: sistemas delanzaderas


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Transporte de nucletidos a travs de lasmembranas

La fuerza protn-motriz tambin impulsa el transporte de ATP desde la matrizmitocondrial al citosol.

R l i d l f f il i id ti t l


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Regulacin de la fosforilacin oxidativa: controlrespiratorio

La FO est regulada por las necesidades energticas de la clula Control respiratorio: regulacin por disponibilidad de ADP [ATP]/[ADP][Pi] es habitualmente muy alto y flucta solo ligeramente en la

mayora de los tejidos.

LAS MITOCONDRIASDESACOPLADAS DEL TEJIDOADIPOSO MULTILOCULARPRODUCEN CALOR

El ATP se forma a la misma velocidadque se consume.

las concentraciones relativas de ADP

y ATP tambin controlan lasprincipales rutas catablicas(gluclisis, CK, oxidacin del piruvato,cidos grasos y aminocidos).


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Las imgenes incluidas en esta presentacin son deldominio pblico y no se pretendi violentar ningn

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