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Universidad de CaraboboFacultad de Ciencias de la Salud
Escuela de Medicina “Dr. Witremundo Torrealba”
Departamento de Bioquímica y FisiologíaNúcleo Aragua
Andrea Torres. Paola Torres. Wilson Torrealba.
Grupo #08
Profesora: Fabiola Sarco-Lira.
Noviembre, 2014.
Producción Aeróbica del ATP
Mitocondria y Cadena Respiratoria
Analizar la importancia de la cadena respiratoria en los procesos exergonicos en los organismos vivos.
- Secuencia de transportadores electrónicos y analizar la diferencia de los potenciales redox entre los intermediarios. Analizar la morfología de la mitocondria
haciendo hincapié en las funciones que cumple cada una de sus partes en el proceso de extracción de energía.
- Mitocondria: Estructura y función.
Agenda
Explicar el papel que juegan los transportadores de la cadena respiratoria en el metabolismo.
-Transportadores de electrones: Flavoproteínas. Citocromos. Ubiquinona. Proteínas Ferrosulfuradas.
Nombrar tres compuestos que inhiban a la cadena respiratoria. - Inhibidores de la cadena respiratoria.
Analizar la influencia de los inhibidores de la cadena respiratoria en el metabolismo central. - Efectos y mecanismos de acción de distintos inhibidores de la cadena respiratoria.
Agenda
Las dos membranas de la mitocondria delimitan un compartimiento:
Espacio Intermembranal
La membrana interna delimita otro compartimiento:
Cámara InternaLas dos membranas presentan zonas de fusión transitorias en las cuales se llevan a cabo intercambios entre el citosol y la mitocondria.
Mitocondria Estructura
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Membrana Externa PORINAS: forman poros acuosos que permiten el
transporte masivo de moléculas de talla inferior a los 10.000 daltons.
Interacción con proteínas motrices asociadas a los microtúbulos asociado al transporte o movimiento de las mitocondrias por el citoplasma.
Mitocondria
Membrana Interna
↑Proteínas. Crestas triplican superficie en proporción a la de la
membrana externa.
Cámara Externa Protones H+. Citocromo C, que circula entre las dos
membranas.
H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+
H+ cit c
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Cámara Interna
Contiene la matriz mitocondrial.
Gránulos ELECTRONDENSOS o gránulos de la matriz que poseen cationes (Ca++ y MG+++).
Ribosomas mitocondriales , constituidos por ARN ribosomal y proteínas.
Varias moléculas de ADN mitocondrial.
Sistemas enzimáticos.
Mitocondria Estructura
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Mitocondria Membrana Interna Es muy especializada. Cardiolipina: mantiene la membrana
impermeable a los iones.
Proteínas que realizan las reacciones de OXIDACIÓN en la cadena respiratoria.
Un complejo enzimático denominado ATP Sintetasa que fabrica el ATP en la matriz.
Proteínas de transporte específicas que controlan el pasaje de metabolitos en ambos sentidos.
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¿Qué Es?Es una serie de mecanismos de electrones, que
producen trifosfato de adenosina (ATP).Dos fuentes de energía son utilizadas por los organismos vivos: • Reacciones de óxido-reducción (redox) -
quimioautótrofos• Luz solar (fotosíntesis) - fotoautótrofos
Cadena Respiratoria
Es la tercera fase de la respiración celular.Proceso aeróbico que se da en las crestas mitocondriales. Su función es la de sintetizar ATP a partir de moléculas de NAD y FAD reducidos.
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Complejos: proteínas con transportadores de e- (Transportadores de electrones)
Coenzimas: -NAD+, NADP+: Coenzimas SOLUBLES de enzimas deshidrogenasas.-FMN, FAD: Unidas covalentemente a flavoproteínas (grupo prostético) Quinonas: Transportadores en medio no acuoso (membranas)(Ubiquinona, Co Q, Q) Citocromos: Proteínas con grupo prostético hemo. Centros ferro-sulfurados: Proteínas con Fe asociado a átomos
de S.
¿Quienes la componen?Cadena Respiratoria 8
¿Qué Ocurre?
Síntesis de ATP (Fosforilación Oxidativa –Endergónico)
Crea un gradiente electroquímico mediante el flujo de electrones
entre diversas sustancias de esta cadena, que favorecen en último
caso la translocación de protones, para generar ATP.
Flujo de e- de menor E° a mayor E° (Exergónico) Bombeo de H+ de la matriz al espacio intermembranoso (Endergónico) Regreso de H+ a favor del gradiente (Exergónico)
Cadena Respiratoria 9
Componentes de la Cadena Respiratoria
Flavoproteínas
Proteínas Ferrosulfuradas
Ubiquinona
Citocromos
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FlavoproteínasTienen flavina como grupo prostético
firmemente unido.
Flavin Mononucleoti
do
Flavin Adenina
Dinucleotido
NADH Citocromo C Reductasa
Succinato Deshidrogenasa
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Proteínas Ferrosulfuradas Fe-S participan en
reacciones de transferencia de un solo electrón.
Uno, dos o cuatro átomos de Fe enlazados a átomos de azufre inorgánico.
Tomado de: Harper, Bioquímica Ilustrada.
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Ubiquinona
Semiubiquinona
Dihidroubiquinona (Ubiquinona
reducida)
Ubiquinona
10 unidades de Isopropeno.
No esta unido a una proteína.
Alojado en la zona apolar de la bicapa.
Portador móvil de electrones.
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Citocromos
Citocromo aa y a3
Complejo IV
Citocromo b
b566 y b562
Complejo III
Citocromo c
Hemoproteina de 13kDac y c1
Proteína periférica
asociada por atracciones
electrostáticas
Citocromo
Oxidasa
Complejo IV
Constituido por:
citocromos a y a3 , y dos Cu++
Reacciona con el O2
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Complejos de la Cadena
RespiratoriaComponentes de la Cadena RespiratoriaTransportador de Electrones Componentes Función
Complejo I (NADH ubiquinona reductasa) Dos tipos de proteínas redox: FMN reducido por NADH a FMNH2
Proteinas hierro-sulfuro 1-5 (FeS) reducidas por NADH a Fe3+
La enzima cataliza la oxidación de NADH por CoQ. Área de bombeo de protones.
Complejo II (Succinato ubiquinona reductasa)
Enzima del Ciclo del ATC: succinato deshidrogenasa.FAD.Proteinas hierro-sulfuro 1-3.
Cataliza la oxidación de FADH2 por CoQ.
CoQ (ubiquinona) Deriva de la quinona. Hace de lanzadera de electrones de los complejos I, II y III.
Complejo III (Ubiquinol-citocromo c reductasa)
Citocromos b (b562 y b566).Citocromo c1.Proteinas hierro-sulfuro.
Cataliza la oxidación de CoQ por el citocromo c.Área de bombeo de protones.
Citocromo C Citocromo c. Hace de lanzadera de electrones entre los complejos III y IV.
Complejo IV (Citocromo c oxidasa) Citocromo a y a1.Dos atomos de cobre.
Cataliza la reducción de cuatro electrones de oxígeno a agua.Área de Bombeo de Protones.
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ENGORDADO
¿En cuál complejo actúan el NADH y el FMN como intermediarios?
Complejo I
Complejo III
Complejo II
Complejo IV
Potenciales Redox de la
Cadena Respiratoria
Potenciales RedoxOxidante Reductor n E°'NAD+ + H+ NADH 2 -0,32
FMN (unido a la enzima) + 2H+
FMNH2 2 -0,30
FAD + 2H+ FADH2 2 -0,22
Fumarato + 2H+ Succinato 2 0,03CoQ + 2H+ CoQH2 2 0,04
Citocromo b (+3) Citocromo b (+2) 1 0,07Citocromo c1
(+3)Citocromo c1
(+2)1 0,23
Citocromo c (+3) Citocromo c (+2) 1 0,25Citocromo a (+3) Citocromo a (+2) 1 0.29
Citocromo a3 (+3)
Citocromo a3 (+2)
1 0,55
Fe+3 Fe+2 1 0,77½ O2 + 2H+ H2O 2 0,82
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Relación entre ΔG y los Potenciales
Redox Semi-reacciones E°' ΔG°' (KJ/mol)
Reductor NAD+ + H+ NADH -0,32 -3,86Oxidante FMN (unido a la enzima) + 2H+ FMNH2
-0,30Reductor FMN (unido a la enzima) + 2H+ FMNH2
-0,30-103,25
Oxidante Fe+3 Fe+2 0,77
Reductor Fe+3 Fe+2 0,7770,44Oxidante CoQ + 2H+ CoQH2
0,04
Reductor Fumarato + 2H+ Succinato 0,0348,25Oxidante FAD + 2H+ FADH2
-0,22Reductor FAD + 2H+ FADH2
-0,2217,37Oxidante CoQ + 2H+ CoQH2
0,04Reductor CoQ + 2H+ CoQH2 0,04
-70,44Oxidante Fe+3 Fe+2 0,77Reductor Fe+3 Fe+2 0,77
45,36Oxidante Citocromo c1 (+3) Citocromo c1 (+2) 0,23Reductor Citocromo c1 (+3) Citocromo c1 (+2) 0,23
-1,93Oxidante Citocromo c (+3) Citocromo c (+2) 0,25Reductor CoQ + 2H+ CoQH2
0,04-2,90Oxidante Citocromo b (+3) Citocromo b (+2) 0,07
Reductor Citocromo b (+3) Citocromo b (+2) 0,072,90Oxidante CoQ + 2H+ CoQH2
0,04Reductor Citocromo c (+3) Citocromo c (+2) 0,25
-110,01Oxidante ½ O2 + 2H+ H2O 0,82
Complejo IComplejo IIComplejo IIIComplejo IV
ENGORDADO
¿Qué ocurre si E°‘ es positivo?
Cede electrones
Tiende a reducirse
Se mantiene igual
Se oxida
Influencia de Inhibidores
de la Cadena Respiratoria en el
Metabolismo
→ Cuando no hay O2, las coenzimas quedan reducidas, impidiendo que se complete el ciclo.→MODO DE ESCAPE: Degradación de glucosa a Piruvato, este se transforma en Lactato (por medio de la enzima Lactato Deshidrogenasa) permite la oxidación de NADH.
¿Qué sucede sí el Transporte de Electrones es bloqueado?
NADH FADH continúan reducidos, por lo que no pueden regresar al ciclo de Krebs.
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Referencias Bibliográficas Appleton, Amber. Vanbergen, Olivia. Cursos Crash de Mosby: Lo
Escencial en Metabolismo y Nutrición. 4ª ed. Barcelona: Elsevier, 2013.
Hrycyna, Christine. Electron Transport Chain and Oxidative Phosphorylation [En línea]. Indiana: Purdue University, 2013. [Consulta: 05 de Noviembre 2014] Disponible en: http://www.chem.purdue.edu/courses/chm333/oxidative_phosphorylation.swf
Mathews, C.k.; Van Holde, K. E.; Ahern, K. G. Bioquímica. 3ª ed. Madrid: Pearson Educación, 2002.
Mckee, Trudy; Mckee, James. Bioquimica: La Base Molecular de la Vida. 3ª ed. Madrid: McGraw-Hill, 2003.
Murray, Robert; Bender, David; Botham, Kathleen; Kennelly, Peter; Rodwell, Victor; Weil P. Anthony. Harper: Bioquímica Ilustrada. 28ª ed. México: McGraw-Hill, 2010.
Nelson, David; Cox, Michael. Lehninger: Principios de bioquímica. 5ª ed. Barcelona: Omega, 2007.
Voet, Donald; Voet, Judith. Bioquímica. 3ª ed. Buenos Aires: Médica Panamericana, 2006.