a)reacciones de transferencia de electrones en las...
Post on 21-Oct-2020
14 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
a) Reacciones de transferencia de electrones en las mitocondrias
b) Síntesis de ATP
-
LOCALIZACIÓN Y ESTRUCTURA DE LAS MITOCONDRIAS
-
Espaciointermembranal
Membrana externa
PERMEABLE A MOLÉCULAS PEQUEÑAS E IONES
Membrana interna
EXISTEN TRANSPORTADORES ESPECÍFICOSY 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 (ββββ-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS YOXIDACIÓN DE AMINOÁCIDOS)
LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA SE LLEVA A CABO EN LA MEMBRANAINTERNA MITOCONDRIAL
-
CICLO DEL ÁCIDOCÍTRICO FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
RESPIRACIÓN AERÓBICA: INCLUYE GLUCÓLISIS, CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
-
LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA COMIENZA CON LAENTRADA DE ELECTRONES EN LA CADENA RESPIRATORIA
¿DE DÓNDE VIENEN LOS ELECTRONES?
LA MAYOR PARTE DE LOS ELECTRONES PROVIENENDE LA ACCIÓN DE DESHIDROGENASASQUE CAPTAN e- DE VÍAS CATABÓLICAS
-
LOS ELECTRONES GENERADOS DURANTE LA GLUCÓLISIS Y EL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICOSON CANALIZADOS HACIA
LA CADENATRANSPORTADORADE ELECTRONES(CADENA RESPIRATORIA)
-
LOS ELECTRONES SE CAPTAN A TRAVÉS DEACEPTORES UNIVERSALES DE ELECTRONES
REDUCIDO NÚMERO DE TRANSPORTADORESDE ELECTRONES
Nucleótidos deNicotinamida:NAD+, NADP+
Nucleótidos deFlavina:FMN, FAD
Quinonas
ProteínasFerro-sulfuradas
Citocromos
-
LOS NUCLEÓTIDOS DE NICOTINAMIDA.- Las deshidrogenasas ligadas a NAD+ eliminan dos átomos de hidrógeno de sus sustratos
DESHIDROGENACIÓN
SUSTRATO REDUCIDO + NAD+
SUSTRATO OXIDADO + NADH + H+
TANTO EL NADH COMO EL NADPH SON TRANSPORTADORESELECTRÓNICOS HIDROSOLUBLES QUE SE ASOCIAN
REVERSIBLEMENTE CON DESHIDROGENASAS
-
LOS NUCLEÓTIDOS DE FLAVINA.- La forma oxidada puede aceptar unElectrón (formando un semiquinona) o dos electrones
Se encuentran fuertemente unidos a las FLAVOPROTEÍNAS
GRUPOS PROSTÉTICOS
≠≠≠≠ E’o depende de su entorno
-
LOS ELECTRONES SE CAPTAN A TRAVÉS DEACEPTORES UNIVERSALES DE ELECTRONES
Nucleótidos deNicotinamida:NAD+, NADP+
Nucleótidos deFlavina:FMN, FAD
Quinonas
ProteínasFerro-sulfuradas
Citocromos
TRANSPORTADORES UNIDOS A MEMBRANA(INTERNA MITOCONDRIAL)
-
LA UBIQUINONA, COENZIMA Q, Q (benzoquinona liposolublecon una largacadena lateralisoprenoide)
ES HIDROFÓBICA
Puede actuarcomo puenteentre un dadorde dos e- y unaceptor de unelectrón
-
LOS CITOCROMOS SON PROTEÍNAS QUE TIENEN COMOCOFACTORES A LOS GRUPOS HEMO (Fe)
TRES CLASES DE CITOCROMOS.- De acuerdo a diferencias en su espectro de absorción de la luz
a 600 nmb 560 nmc 550 nm
No covalente
Covalente (Cys)
≠ E’o depende de su interacción con la proteína
SON HIDROFÓBICAS, EXCEPTO EL CITOCROMO C MITOCONDRIAL
-
PROTEÍNAS FERRO-SULFURADAS.- El hierro está presenteNo como grupo hemo sino en asociación con átomos deAzufre de residuos de Cys
Aconitasa
-
LA CADENA RESPIRATORIA(FOSFORILACIÓN OXIDATIVA)
CONSTA DE UNA SERIE DE TRANSPORTADORESELECTRÓNICOS QUE ACTÚAN SECUENCIALMENTE,
LA MAYORÍA DE LOS CUALES SONPROTEÍNAS INTEGRALES CON GRUPOS PROSTÉTICOS
CAPAZ DE ACEPTAR Y DONAR UNO O DOSELECTRONES
-
LA INTERACCIÓN DE LOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES CON LAS PROTEÍNAS MODIFICA LOS POTENCIALES DE REDUCCIÓN
E’o
E’o
Transportadordeelectrones
Transportadordeelectrones
E’o E’o≠≠≠≠
-
LOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES CEDEN,
A SU VEZ, LOS ELECTRONES A ACEPTORES
CON AFINIDAD POR LOS ELECTRONES MÁS ELEVADA
-
POTENCIAL DE REDUCCIÓN ESTÁNDAR, E’o (V)
Es un parámetro que permite medir la afinidad del aceptor por los electrones
FLUJO DE ELECTRONES:
E’O BAJOS E’O MÁS ELEVADOS
A MEDIDA QUE LA GLUCOSA SE OXIDA ENZIMÁTICAMENTE,
LOS ELECTRONES LIBERADOS FLUYEN A TRAVÉS DE UNASERIE DE TRANSPORTADORES DE ELECTRONES
INTERMEDIOS HASTA EL O2
DONDE EL O2 TIENE UNA AFINIDAD MAYOR QUE LOSTRANSPORTADORES INTERMEDIOS
-
DURANTE LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA SE LLEVAN ACABO TRES TIPOS DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES:
1. Directamente como electrones.- Tal como sucedeen la reducción de Fe3+ a Fe2+
2. En forma de átomos de hidrógeno
3. En forma de ion hidruro (:H-) portador de 2 e-
-
∆G°’=-2840 kJ/mol
10 NADH + 2FADH2GAL3PDHPiruvatoDHisicitratoDHα-cetog DHsuccDHmalDH
LA OXIDACIÓN DE GLUCOSA A DIÓXIDO DE CARBONOREQUIERE DE TRANSPORTADORES DE ELECTRONESESPECIALIZADOS
-
POTENCIALES DE REDUCCIÓN ESTÁNDAR DE LOSTRANSPORTADORES DE LA CADENA RESPIRATORIA
-
LOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES SE ENCUENTRAN EN COMPLEJOS MULTIENZIMÁTICOS
(+) 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+ + ½ O2 H2O (0.815 V)
(+0.03V)
Succ FADH2
Fum
ADP+Pi
ATP
ADP+Pi
ATP
ADP+Pi
ATP
-
REACCIÓN 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
E’O (v) Rotenona
Antimicina A
CN- o CO
-
COMPLEJO MASA No. de Grupo(s)ENZIMÁTICO/PROTEÍNA (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 (ββββ-oxidación)Glicerol-3-fosfato (hidrólisis de TG/ Glucólisis)
-
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 MOLÉCULAS 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 TRAVÉS DE LACADENA RESPIRATORIA
≠≠≠≠ [H+] y en carga
-
+
ENERGÍA ALMACENADA FUERZA PROTÓN-MOTRIZa) Energía química potencial ∆pHb) Energía eléctrica potencial ∆ψψψψ
-
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Energía del flujo de e- síntesis ATPtransducción de energía
Hipótesis quimiosmótica
Energía se conserva por bombeo protones al espacio intermembranal: gradiente electroquímico.
Fuerza protón-motriz: síntesis ATP
Espaciointermembranal
Matriz
Membranainterna
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
+ + + ++ + + + + + + + + + + +
H+
ADP + Pi ATP
Fo
F1
-
HIPÓTESIS QUIMIOSMÓTICA
EXPLICA EL MECANISMO POR EL CUAL SE ACOPLAEL FLUJO DE PROTONES CON LA FOSFORILACIÓN
1) LOS PROTONES GENERADOS DURANTE ELPASO DE ELECTRONES POR LA CADENA RESPIRATORIA(COMPLEJOS I AL IV)
2) DAN LUGAR A LAFUERZA PROTÓN-MOTRIZ (∆pH, ∆ψψψψ)
3) QUE IMPULSA LA FOSFORILACIÓN DEL ADPPARA FORMAR ATP
-
COMPLEJO DE LA ATP SINTASA MITOCONDRIAL
Es una ATPasa tipo F (factor de acoplamiento de energía)Complejo VDos componentes: F1, una proteína periférica de membrana
Fo, una proteína integral de membrana
Fo
F1
-
9 9 9 9 Subunidadesde cinco tipos
distintosαααα3 ββββ3 γγγγ δδδδ εεεε
F1 Fo de la ATP sintasa
F1
3 3 3 3 Subunidadesa b2 c10-12Fo
-
MODELO DE UNIÓN Y CAMBIO DE LA ATP SINTASALa catálisis rotacional es clave en el mecanismo de unión y cambio de la síntesis de ATPimpulsada por elbombeo de H+
Conformación ββββ-ADPUne ADP y Pi
Conformación ββββ-ATPUne fuertemente ATP
Conformación ββββ-vacíaBaja afinidad porATP
ESPACIOINTERMEMBRANAL
(10 H+)
-
En F1: tres sitios con diferente conformación (INTERCONVERTIBLES)
L(oose) : unión débil a sustratos (ADP y Pi)
T(ight) : unión fuerte (síntesis ATP)
O(pen) : sin unión (abierto: salida ATP)
-
SÍNTESIS ATP:
1. Translocación protones : Fo
2. Formación enlace fosfoanhídrido 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 ATPGlucólisis = 2 ATPTCA = 1 GTP
TOTAL 36 ATP1 GTP
top related