Fosforilación n oxidativa

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Juan Francisco Soriano Calderón
hace 7 años
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1 Fosforilación n oxidativa Proceso por el cual los electrones se transfieren desde el NADH y FADH 2 al O 2 a través de tres complejos proteicos de la membrana mitocondrial interna

2 Estructura de las mitocondrias

3 Las membranas externas y sus respectivas caras son diferentes

4 NADH Esquema del transporte de ē a través de los tres complejos. NADH-Q oxidorreductasa Q Succinato DH- Q reductasa Q-citocromo c oxidorreductasa Cit c Citocromo c oxidasa O 2

5 La teoría quimiosmótica Fue desarrollada por Peter Mitchell ( ) Le valió el Nobel de 1978 En los comienzos de la década del 60 se conocía el papel del ATP como moneda de energía, pero se suponía que su síntesis era por fosforilación a nivel de sustrato. En consecuencia, se buscaba un hipotético intermediario de alta energía capaz de fosforilar al ADP. La teoría postula que la energía para la síntesis de ATP proviene de la formación de un gradiente químico por el cual los H + son bombeados fuera de la mitocondria.

6 MM Ext Fumarato Succinato MM Int

7 Componentes del sistema de transporte de ē Oxidante o reductor Complejo Masa (kd) SU Gr. prostético Lado de la matriz En la membrana Lado citosólico NADH-Q oxidoreductasa FMN NADH Q Fe-S Succinato-Q reductasa FAD Succinato Q Fe-S Q-citochromo c oxidoreductasa Hemo bh Q Citocromo c Hemo bl Hemo c1 Fe-S Citocromo c oxidasa Hemo a Citocromo c Hemo a3 CuA y CuB

8 Estructura y estados de reducción n de quinonas

9 Estructura y estados de reducción n de flavinas

10 Centros hierro-azufre: Fe no hemínico + S ác.. lábill (A) 1 Fe unido a 4 Cisteínas (B) Centro 2Fe-2S con puentes sulfuro de Cis (C) Centro 4Fe-4S

11 El grupo hemo: : integrante de los citocromos Hemo c

12 Citocromo c

13 Hemo b Hemo a

14 El espectro de absorción de los citocromos permite su identificación y da información sobre su estado Red Ox BioqUímica - FCByF 605

15 La estructura de los citocromos está conservada en especies diferentes Atún Rhodospirillum rubrum Paracoccus denitrificans

16 La secuencia de los citocromos se usa en estudios filogenéticos

18 Determinación de la secuencia de los transportadores de electrones ΔE 0 NAD + + H ē NADH NADHDH(FMN) + 2 H ē NADDH(FMNH 2 ) UQ + 2 H ē UQH 2 Cit b (Fe 3+ ) + ē Cit b (Fe 2+ ) Cit c 1 (Fe 3+ ) + ē Cit c 1 (Fe 2+ ) Cit c (Fe 3+ ) + ē Cit c (Fe 2+ ) Cit a (Fe 3+ ) + ē Cit a (Fe 2+ ) Cit a 3 (Fe 3+ ) + ē Cit a 3 (Fe 2+ ) ½O H ē H 2 O

19 ΔE 0 NAD + + H ē NADH ½O H ē H 2 O ½O 2 + NADH + H + H 2 O + NAD ΔG 0 = -n FΔE 0 = kcal/mol ADP + Pi ATP + H 2 O ΔG 0= 7.3 kcal/mol Para el bombeo de 1 H + ΔG = 2.3 RT [ph in ph ex ] + Z F Δψ En hepatocitos el potencial es aprox V, da un ΔG = 21.5 kj/mol. Comparado con alred. de 40 a 50 kj/mol para la sint. de 1 ATP al menos 2 H +, las estimaciones son que casi 3

20 % Cit red Succ O 2 t c b c 1 a + a 3 BioqUímica - FCByF

21 rotenona NADH UQ Cit b Cit c 1 Cit c Cit (a + a 3 ) O 2 Antimicina A NADH UQ Cit b Cit c 1 Cit c Cit (a + a 3 ) O 2 CN - NADH UQ Cit b Cit c 1 Cit c Cit (a + a 3 ) O 2

23 COMPLEJO I 2 H + (NADH-Q oxidoreductasa) Espacio interm. 880 kda (43 SU) FMN 5 FeS Aceptor: Q Matriz NADH + H + NAD + 2 x 1 ē BioqUímica - FCByF 2 x 1 ē Q 2 H + QH 2 FMN + 2 H + +2 H - FMNH 2 -H + - ē FMNH - H + - ē FMN -. Q + ē Q + ē + 2 H + QH 2 4 H + in 4 H + ex.

24 COMPLEJO II (Succinato-Q reductasa) 127 kda FAD 3 FeS (2/2; 4/4 y 3/4) citb 560 Aceptor: Q Espacio interm. FeS FeS FADH 2 FAD Matriz FeS b 560 b 560 BioqUímica - FCByF Succinato Fumarato 2 H + QH 2 Q

25 COMPLEJO III (Q-citochromo c oxidoreductasa) 500 kda (dím. 11 SU) 3 cit(b 562, b 566, c 1 ) 1 FeS Aceptor: cit c 4 H + in 4 H + ex Espacio interm. 4 H + QH 2 4 H + Cit c 1 FeS Cit b 562 Ciclo Q BioqUímica - FCByF Cit b 566 Cit c Matriz

26 CICLO Q H + H + Espacio interm. Cit c QH 2 QH 2 Matriz ē Cit b 562 QH ē BioqUímica - FCByF. QH. 1 ē 2 1 Cit b 566 Q Q H + H +

27 COMPLEJO IV (cit c oxidasa) 400 kda (dím SU) cit(ay a 3 ) Cu A y Cu B Aceptor: O 2 Cit c Espacio interm. 2 x 1 ē Cit a Cu A 2 x 1 ē Cit Cit a a 3 3 Cu B BioqUímica - FCByF 2 H + 4 H + in 4 H + ex ½O H + H 2 O Matriz

29 Síntesis de ATP F o : transmembrana, 8 SU diferentes (3 en E. coli), ab 2 c 10-12, canal de H + F 1 : 9 SU, α 3 β 3 γδε, β es la catalítica

34 O O L L L T L T T O T O O T L O T L O T L L O T

36 ΔG ATP aq ADP + Pi BioqUímica - FCByF ATP unido Coordenada de reacción

37 Adenilato translocasa ADP 3- ATP 4- BioqUímica - FCByF Pi H +

38 Lanzadera malato/α cetoglutarato Esp. IM Matriz NAD + Mal Mal NAD + NADH MDH OAA Glu AAT αkg Asp BioqUímica - FCByF Asp NADH OAA Glu αkg AAT

39 Lanzadera de glicerofosfato Esp. IM Matriz NADH NAD + DHAP GliceroP FADH 2 FAD BioqUímica - FCByF Q QH 2

40 Desacoplantes Sustancias que disipan el gradiente de H + Aumentan el flujo de ē Cesa la producción de ATP Pueden ser naturales (valinomicina)) o sintéticos ticos (DNF)

42 Noradrenalina Receptor β-adrenérgico Proteína G GTP Activación de termogenina bloqueda por ATP, ADP, GTP, GDP BioqUímica - FCByF Adenilato ciclasa ATP Proteína kinasa dep. de AMPc AMPc + Proteína kinasa dep. de AMPc ATP ADP Ac. graso libre P Lipasa sensible a hormonas Lipasa sensible a hormonas

43 Inhibidores del transporte de ē Sustancias inhiben algún n componente de la cadena de TEM Cesa el flujo de ē Cesa la producción de ATP Actúan en diferentes lugares: Complejo I: I Rotenona, amital, piericidina Complejo III: antimicina, mixotiazol, estigmatelina Complejo IV: cianuro, sulfuro,, CO, azida (N - 3 )

44 Inhibidores de la ATP sintasa Cesa la producción de ATP Cesa el flujo de ē Ejemplos: oligomicina, diciclo hexil carbodiimida (DCCD) Inhibidores de la translocasa Cesa la producción de ATP Cesa el flujo de ē Ejemplos: atractilósido

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