CADENA RESPIRATORIA O CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES

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1 CADENA RESPIRATORIA O CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES El NADH y FADH2 obtenidos contienen un par de electrones que se transfieren al O2 con liberación de energía. La cadena respiratoria transporta los electrones al O2. La energía liberada en estas reacciones REDOX se usa para la síntesis de ATP en un proceso acoplado llamado FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

2

3 La etapa final de la respiración es el transporte terminal de electrones, que involucra a una cadena de transportadores de electrones y enzimas embutidas en la membrana interna de la mitocondria

4 A lo largo de esta serie de transportadores de electrones, los electrones de alta energía transportados por el NADH de la glucólisis y por el NADH y el FADH2 del ciclo de Krebs van "cuesta abajo" hasta el oxígeno Los electrones finalmente son aceptados por el oxígeno, que se combina con protones en solución para formar agua

5 Formada por 4 grandes complejos proteicos: NADH NADH deshidrogenasa CoQ Complejo II: FAD deshidrogenasa Cit b Complejo III: Citocromo reductasa Cit c Complejo IV: Citocromo C oxidasa ½ O2 H2O

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9 Piruvato Citrato Malato Isocitrato

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13 Inhibidores NADH-Q reductasa: rotenona y amital Citocromo reductasa: antimicina A Citocromo oxidasa: CO, cianuro y azida.

14 FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: Proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y Pi acoplado a la oxidación de los componentes de la cadena respiratoria. Llevada a cabo por sistemas respiratorios en la membrana interna de las mitocondrias

15 En los complejos a lo largo de toda la cadena de transporte de electrones se desprenden grandes cantidades de energía libre que impulsan el bombeo de protones (iones H+) hacia el exterior de la matriz mitocondrial

16 Acoplamiento quimiosmótico

17 La diferencia de concentración de protones entre la matriz y el espacio intermembranoso genera diferencia de ph y de carga: potencial de membrana. Cuando los protones fluyen de regreso a la matriz siguiendo el gradiente protónico, se libera energía utilizable en la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi. El transporte de electrones paso a paso, desde el NADH o el FADH2 hasta el O2 a través de los transportadores de electrones, da por resultado el bombeo de protones a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio entre las membranas mitocondriales interna y externa.

18 Los protones regresan a la matriz a través de un gran complejo enzimático, llamado ATP SINTASA. Formada por 2 complejos proteicos: F0 y F1. F1 proteina globular de 380 KDa. Compuesta por 9 subunidades: 3 α,3 β, 1 γ, 1δ, y 1 ε. Periférica a la membrana y unida mediante un cuello F0. Reside la capacidad de sintetizar ATP y la de hidrolizarlo. F0 complejo de proteína integral inserto en la membrana que forma un canal por donde pasan los protones.

19 Cuando los protones descienden a lo largo del gradiente de energía, dicha energía se utiliza para sintetizar ATP. De esta manera, el gradiente protónico que existe a través de la membrana mitocondrial interna acopla la fosforilación con la oxidación.

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21 Proceso Sustrato Productos Glucólisis Glucosa 2 ácido pirúvico ATP 2 NADH 2 Entrada al ciclo de Krebs 2 ácido pirúvico 2 Acetil CoA 2 CO2 2 NADH Ciclo de Krebs 2 Acetil CoA 4 CO2 2 GTP (equiv. a 2 ATP) 6 NADH 2 FADH2 Glucosa 6 CO2 2 ATP 2 GTP 10 NADH 2 FADH2

22 Resumen del rendimiento energético máximo obtenido por la oxidación completa de glucosa En las células eucariotas, el costo energético de transportar electrones desde el NADH formado en la glucólisis, a través de la membrana interna de la mitocondria, baja la producción neta de ATP a partir del NADH y FADH2

23 Proceso Citosol Matriz mitocondrial Transporte electrónico Glucólisis 2 ATP 2 NADH 5 ATP 2 ATP 5 ATP Respiración Ácido pirúvico a acetilcoa 2 x (1 NADH) 2 x (2,5 ATP) 5 ATP Ciclo de Krebs 2 x (1 ATP) 2 x (3 NADH) 2 x (1 ATP) 2 x (3 x 2,5) 2 ATP 15 ATP 2 x (1 FADH 2 ) 2 x (1 x 1,5) 3 ATP 32 ATP

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26 Reacciones anapleróticas o de completamiento Ciclo de Krebs: Aminoácidos Porfirinas - obtención de ATP - biosíntesis de: α cetoglutarato y oxalacetato Succinato Reacciones que reestablecen los niveles de los intermediarios del ciclo que se utilizan en otras rutas biosintéticas

27 Piruvato + CO2 + ATP Piruvato carboxilasa oxalacetato + ADP + Pi Piruvato + CO2 + NADH + H Malato deshidrogenasa malato + NADP

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