Ciclo de Krebs + Cadena Respiratoria. topología. (matriz mitocondrial membrana mitocondrial interna)

Transcripción

1 2ª Parte RESPIRACIÓN AERÓBICA Ciclo de Krebs + Cadena Respiratoria topología (matriz mitocondrial membrana mitocondrial interna) Sergio Cabrera Viernes 13 abril de 2012 Programa de Biología Celular y Molecular Facultad de Medicina UNIVERSIDAD DE CHILE

2 Habiéndose sintetizado compuestos reducidos FADH 2 NADH y en presencia de Oxígeno molecular PUEDE ENTRAR EN FUNCIONAMIENTO LA CADENA RESPIRATORIA PROPIAMENTE TAL

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4 Cadena respiratoria Mecanismo de Oxido-reducción que produce Translocación de protones y en donde el receptor final de electrones es el oxígeno que se reduce transformándose en agua UBICADA EN LA MEMBRANA Enzima ATPasa funciona, siempre y cuando, exista diferencia de concentración de protones entre las 2 cavidades INTERNA DE LA MITOCONDRIA OJO!!!!! Este es un buen ejemplo de Asimetría en las membranas e impermeablilidad a protones

5 Proteínas móviles Fluidez de la membrana Translocación de protones de la matriz al espacio intermembrana En este esquema (modelo) falta la ATP sintasa

6 Flujo de los electrones a través de los complejos I, III y IV y su concomitante traslocación uni direccional de protones

7 La Ubiquinona capta un protón del medio acuoso por cada electrón que acepta, y puede transportar uno o dos electrones como parte de un átomo de hidrógeno (en amarillo). Cuando cede sus electrones al siguiente transportador de la cadena estos protones se liberan. En mitocondrias la ubiquinona se denomina Coenzima Q y en los cloroplastos es la plastoquinona que se señala solo como Q.

8 Cómo se reduce el Oxígeno a Agua? Complejo Citocromo Oxidasa El receptor final de los electrones que se intercambian en la cadena respiratoria se emplean en reducir al Oxígeno

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10 Espacio Inter membranas Matriz mitocondrial Disposición de los transportadores de electrones en la Citocromo-Oxidasa. La Subunidad I, que tiene 12 α - hélices transmembrana contiene 2 átomos de Fierro unidos a 2 grupos Hemo; uno de estos actúa como un punto captador de electrones que los transfiere al centro bimetálico (señalado dentro del rectágulo), formado por el otro átomo de Fierro y por un átomo de Cobre opuesto muy cercanos entre sí. Hay que destacar que por cada molécula de oxígeno que reacciona, son bombeados 4 H + fuera de la matriz y esto requiere un total de 4 electrones. Centro bimetálico Fierro-Cobre que atrapa firmemente al Oxígeno, hasta que se reduce a agua. Citocromo oxidasa

11 Esquema de la vía utilizada para la reducción del oxígeno, dando una idea de la complejidad de las reacciones implicadas. Los electrones se representan como puntos rojos hasta que se incorporan a los Átomos de hidrógeno (amarillo). Basado en el modelo de G.T. Babcock y M. Wikstöm, Nature 356: , 1992.

12 Cómo funciona la ATPasa? En el espacio intermembrana aumenta la concentración de protones respecto de la matriz mitocondrial, cuando la secuencia de oxidoreducciones (cadena respiratoria) está en funcionamiento. Esta diferencia de concentración de protones permitirá gatilla un importante cambio conformacionales de la enzima ATP sintasa lo que le permite unir covalentemente un fosfato inorgánico al ADP para formar ATP.

13 Espacio Intermembrana Este mecanismo es reversible Síntesis e hidrólisis de ATP Matriz mitocondrial Stator =Parte fija formada en medio de la cual jira un soporte pivot como en un dínamo o un motor.

14 Components of the Bacterial F 0 F 1 ATP Synthase

15 Dynamics of the Electrochemical Proton Gradient

16 Principales transportadores de la membrana interna de la mitocondria

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18 La mayor parte de las proteínas mitocondriales son sintetizadas en poliribosomas libres con información de genes nucleares.

19 Los cloroplastos y las mitocondrias, aunque realizan funciones muy diferentes utilizan herramientas evolutivas similares. 1. Ambos tienen mecanismos de oxido-reducción, transportadores de electrones que generan una diferencia de concentraciones de protones entre dos compartimientos del mismo organelo. 2. Ambos sintetizan ATP (por medio de una ATP sintasa). 3. Ambos tienen que ver con síntesis o degradación de Agua. Y utilizan átomos muy electro-positivos para atrapar el oxígeno que es un peligro para la célula como Oxidante si se escapa. Fotólisis de Agua 4 átomos de Manganeso ( 4 Mn ) Reducción del Oxígeno a Agua 2 átomos de Fierro y 2 de Cobre. (en la citocromo-oxidasa)

20 Una unidad de ph significa = 10 veces mayor concentración de H + en el espacio inter membrana respecto de la matriz Tres unidades de ph significa = 1000 veces mayor concentración de H + en la cavidad intratilacoidal respecto del estroma

21 Las Bacteria emplean el mismo tipo de procesos que las mitocondrias y cloroplastos, pero como no tienen compartimentos internos (membranas) la barrera es la membrana plasmática

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23 Las similitudes en el contenido de las proteínas sugieren que las mitocondrias y los cloroplastos se originaron cuando una célula eucariótica primitiva estableció una relación endosimbiótica estable con una bacteria: Una púrpura dió origen a las mitocondrias Una cianobacteria dió origen a los cloroplastos

24 El Ejercicio físico produce: Aumento de la irrigación sanguínea (densidad capilar) en el músculo. Aumenta el número de mitocondrias en los músculos. Aumenta la densidad de crestas mitocondriales por organelo

25 Bibliografía: Molecular biology of the Cell. Albert, et al. 4ª Edición 2004 El Mundo de la Célula W. M. Becker et al. 6ª Edición 2007 Molecular Cell Biology Lodish et al. 4ª Edición La célula caliciforme FIN