CADENA RESPIRATORIA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

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Gerardo Medina Parra
hace 6 años
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1 CADENA RESPIRATORIA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

2 Bqca. Montserrat Solis Carnicer

3 Componentes de la cadena respiratoria mitocondrial Espacio intermembranas (Lado P) ph = 7.0 Matriz (Lado N) ph = 7.8 Reacciones de transferencia de e- se realiza a alta velocidad por estar los transportadores de e- incorporados en la membrana interna (restringidos en sus movimientos) y asociados entre sí (uniones intermoleculares)

4 Fosforilación oxidativa Síntesis química de ATP impulsada por el proceso exergónico de transferencia de electrones desde el NADH + H+ y del FADH₂ al O 2 Cuando se suspenden mitocondrias en una solución amortiguadora, que contiene un sustrato oxidable, ADP y Pi, ocurren 3 procesos: (1) se oxida el sustrato (2) se consume O 2 (hay respiración) (3) se sintetiza ATP Si el dador de e- es el NADH, las mitocondrias sintetizan 3 ATP por cada par de e- pasados al O 2 Si el dador es succinato (FADH2), se sintetizan 2 ATP El consumo de O 2 y la síntesis de ATP son dependientes de la presencia de un sustrato oxidable y de ADP y Pi

5 DISMINUCIÓN DE LA ENERGÍA CI: 12,9 Kcal/mol CIII: 9,9 kcal/mol CIV: 23,8 Kcal/mol Total: 45,9 Kcal/mol E para sintetizar 1 mol ATP: 7,3 Kcal/mol Se sintetizan 3 ATP Se consume 42% de la E obtenida Bqca. Montserrat Solis Carnicer

6 La teoría quimiosmótica mitocondrial (P. Mitchell, 1961) El gradiente electroquímico de protones a través de la membrana interna mitocondrial (fuerza proto-motriz) es crucial para los procesos de transducción de energía y síntesis de ATP EIM MATRIZ ph: 0,3 G: 0,18 vol Bqca. Montserrat Solis Carnicer

7 Lugares de translocación de protones

8 Postulados de la teoría quimiosmótica mitocondrial (P. Mitchell, 1961) La membrana interna es impermeable a los H + y OH El transporte de e- a través de la c r está asociado al bombeo de H + desde la matriz hacia el espacio intermembranas Se conserva la energía de oxidación de los procesos metabólicos en forma de potencial electroquímico, ya que se genera un gradiente electroquímico de H + EIM La cadena respiratoria está acoplada a la síntesis de ATP Las [H + ] en las 2 fases acuosas (EIM y M) separadas por la membrana interna, constituyen la fuerza responsable (fuerza proto-motriz) de la formación de ATP: el flujo de H + a favor de su gradiente electroquímico proporciona la energía libre para la síntesis de ATP a partir de ADP y de Pi, por acción de la ATPsintasa de la membrana mitocondrial. MATRIZ Slater- Hipótesis Química Boyer- Hipótesis Conformacional

9 ATP sintasa, ATPasa o Complejo V Las translocación de H + a través de F 0 provoca que el cilindro de sub. c y la subunidad adjunta, roten alrededor del eje de (perpendicular al plano de la membrana) EIM El pasaje de H + a través de F 0 llevan a cambios conformacionales de la subunidad de la F 1 -ATPsintasa HEXÁMERO α₃β₃ -ADP -ATP -vacío Alta afinidad por ATP Baja afinidad por ATP MATRIZ El proceso endergónico de rotación de la sub. es impulsado por el proceso exergónico de la translocación de H + F 1 -ATPsintasa = Rotor molecular desde el espacio IM a la Matriz El acoplamiento no es químico, sino electroquímico y físico

10 Hipótesis de la Máquina Rotatoria Subunidades α β Vacío/Abierto Laxo Tenso/Cerrado ATP αβ αβ αβ

11 INHIBIDORES DEL TRANSPORTE ELECTRÓNICO (SÍNTESIS DE ATP) INHIBIDORES DE LA CADENA - Complejo I: rotenona (veneno de peces), amital (barbitúrico) y halotano (anestésico). - Complejo II: malonato. - Complejo III: antimicina A (antibiótico) - Complejo IV: cianuro, CO, SH2 y azida. OTROS DESACOPLANTES INHIBIDORES y DESACOPLANTES DE LA SÍNTESIS DE ATP El inhibidor de la ATP sintasa es la oligomicina, que bloquea a la F0. Frena la cadena y la síntesis de ATP. Desacoplantes de la síntesis de ATP: Ionóforos de H, deshacen el gradiente de H+ sin frenar la cadena. Ej 2,4- dinitrofenol, soluble en la membrana y su grupo OH se puede disociar. Esto libera energía en forma de calor. También el Dicumarol Los desacopladores fisiológicos termogenina. Atractalósido: bloqueador del traslocador ATP/ADP Ionósforos de K(valinomicina, nigericina) Bqca. Montserrat Solis Carnicer

12 Regulación del consumo de O 2 Efecto del ADP mitocondrial El ADP aumenta el consumo de O 2 Control respiratorio Consumo de O 2 en presencia de ADP (Est. 3) Consumo de O 2 en ausencia de ADP (Est. 4) El control respiratorio, usualmente de 4 a 10, es el índice mas sensible para juzgar la integridad y el acoplamiento mitocondrial y, por lo tanto, la calidad de las mitocondrias aisladas. Bqca. Montserrat Solis Carnicer

elevada: aumenta la velocidad ppo2 baja: disminuye la velocidad ph elevado: disminuye la velocidad

13 Regulación de la velocidad del transporte en la cadena NADH + H+ / NAD+ > 1 aumenta la velocidad < 1 disminuye la velocidad ADP + Pi / ATP > 1 aumenta la velocidad < 1 disminuye la velocidad ppo2 elevada: aumenta la velocidad ppo2 baja: disminuye la velocidad ph elevado: disminuye la velocidad ph bajo: aumenta la velocidad SUSTRATOS OXIDABLES: factor limitante Bqca. Montserrat Solis Carnicer

14 PRODUCTOS DE REDUCCIÓN PARCIAL DE OXÍGENO Peróxidos de Hidrógeno Radicales libres Superóxidos Son más reactivos Efectos Nocivos Ruptura del ADN y modificaciones Oxidación de Grupos Sulfhidrilos Ataque de Ácidos Grasos Insaturados Pulmón y Cerebro Catalasas Peroxidasasa Superóxido dismutasas

15 Fosforilación a Nivel del Sustrato Transferencia Directa de Fosfatos al ADP Piruvato quinasa (glucólisis) 2- PEP + ADP -- Piruvato + ATP Transferencia Indirecta de Energía al ADP Succinato tioquinasa (Ciclo de Krebs) Succinil-CoA + GDP + Pi --- Succinato + GTP + CoA-SH

16 Sistemas de Transporte Mitocondrias Translocador ATP/ADP

17 Sistemas de Transporte Mitocondrias Lanzadera de Glicerofosfato (músculo esq y neuronas)

18 Sistemas de Transporte Mitocondrias Lanzadera de Malato Aspartato (hígado, corazón y riñón)

19 RESUMEN La FOSFORILACIÓN OXIDATIVA se refiere a la síntesis química de ATP impulsada por el proceso exergónico de TRANSFERENCIA DE ELECTRONES DESDE EL NADH + H+ AL O 2 Ocurre en la mitocondria La fosforilación oxidativa comienza con la entrada de e- en la cadena respiratoria Los e- pasan a través de una serie de transportadores incluídos en la membrana interna mitocondrial. Los e- fluyen espontáneamente desde los transportadores de E o más bajo hacia los de E o más elevado Los transportadores electrónicos mitocondriales funcionan dentro de complejos proteicos ordenados en serie La transferencia mitocondrial de e- es un proceso exergónico, que libera energía suficiente para la síntesis de ATP El transporte de e- está asociado al transporte de H + desde la matriz hacia el EIM (fuerza proto-motriz) El flujo de H + a favor de su gradiente electroquímico proporciona la energía libre para la síntesis de ATP, por acción de la ATP sintasa (rotor molecular)

20 MUCHAS GRACIAS

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