CADEA RESPIRATORIA Las enzimas catalizan las oxidaciones biológicas. Esta ruta es el destino de los electrones eliminados de la oxidación total de la glucosa. La transferencia de electrones conecta dos semireacciones y se transfieren no de manera directa al para formar H 2 O, a través de 10 centros redox. La cadena acopla la energía libre liberada para formar ATP, a partir de ADP y Pi mediante la fosforilación oxidativa. 3 ATP por ADH y 2 ATP por FADH. En este proceso los protones se expelen de la mitocondria. Componentes de la Cadena Complejo Enzimático Masa (kda) umero de subunidades Grupo Prostético I ADH deshidrogenasa II Succinato deshidrogenasa 850 >25 FM, Fe-S 140 4 FAD, Fe-S III Ubiquinona- Citocromo c reductasa 250 10 Hemos, Fe-S Citocromo c 13 1 Hemo IV Citocromo oxidasa 160 6-13 Hemos; Cu A, Cu B
RUTA DE LOS ELECTROES UQ=Ubiquinona o coeenzima Q I=Complejo Flavoproteína II=Complejo Fe-S Glicerol Fosfato deshidrogenasa Acil Co-A deshidrogenasa ETFP=flavoproteína transferidora de electrones O O O O O O O O (CH 2 CH C CH 2 ) 10 H H + + e - (CH 2 CH C CH 2 ) 10 H H + + e - (CH 2 CH C CH 2 H CH 2 ) 10 CH CH CH 2 S Cys CH CyS S CH Fe CH 2 CH 2 COO - Fe CH 2 CH 2 COO - CH 2 CH 2 COO - CH 2 CH 2 COO - CITOCROMO b CITOCROMO c CH CH 2 GRUPOS PROTÉTICOS CH 2 CH CHO Fe CH 2 CH 2 COO - CH 2 CH 2 COO - O CITOCROMO a UBIQUIOA
RUTA DE LOS ELECTROES Mecanismo de Cambio de Unión 1. Translocación de protones llevada a cabo por Fo 2. Catálisis de ka formación de enlaces fosfoanhídrido del ATP llevado a cabo por F1 3. Acoplamiento de la disipación del gradiente de protones con la síntesis de ATP, que requiere la interacción de F1 y Fo F1 tiene tres protomeros catalíticos interactuantes (unidades αβ).
RUTA DE LOS ELECTROES Potenciales de reducción Componente Eº (V) ADH -0.315 Complejo I (ADH:Co Q oxidorreductasa) -0.380 Succinato -0.250 Complejo II (Succinato:Co Q oxidorreductasa) -0.040 Complejo III (Co Q:citocromo c oxidorreductasa) 0.030 Citocromo c 0.235 Complejo IV 0.210 0.815
Tipos de Transferencia Electrónica 1. Transferencia directa de electrones (Fe 3+ a Fe 2+ ). 2. Transferencia de un átomo de hidrogeno (H + + e - ) 3. Transferencia de un ión hidruro (:H - ) portador de electrones. 4. Combinación directa de un reductor orgánico con el oxígeno. Sistema de transporte (mitocondria) La membrana interna es impermeable a la mayoría de las sustancias hidrófilas. 1. El ADH citosolico (glucólisis) debe acceder a la cadena de transporte. 2. Los metabolitos (oxaloacetato y acetil CoA, deben alcanzar sus destinos metabólicos. 3. El ATP producido en la matriz mitocondrial debe alcanzar el citosol y el ADP y el Pi, debe ingresar a la mitocondria
Desacoplamiento de la Fosforilación 1. Translocación de protones durante el transporte electrónico 2. La única forma de que el H + vuelva a entrar a la matriz es a través de Fo. 3. Entrar en el estado de ayuno, cuando la fosforilación es mínima. 4. El gradiente electroquímico a través de la membrana mitocondrial interna crece. 5. Se impide el bombeo posterior y por lo tanto se inhibe el transporte electrónico. 6. La síntesis de ATP aumenta (metabolismo) el gradiente electroquímico se disipa y permite que el transporte electrónico se reanude. (activación de la fosforilación) Degradación de la glucosa C 6 H 12 O 6 + 2 ADP + 2 Pi C 6 H 12 O 6 + 38 ADP + 38 Pi + 6 2 Lactato + 2H + + 2H 2 O + 2 ATP 6 C + 44H 2 O + 38 ATP El metabolismo aerobio es 19 veces mas eficiente que la glucólisis anaeróbica en la producción de ATP. El metabolismo aerobio tiene sus desventajas. Muchos organismos y tejidos y tejidos sufren daños irreversibles durante la privación de oxígeno. (infarto al miocardio y accidente cerebro vascular) Se producen bajos niveles de metabolitos de oxigeno reactivos que pueden dañar componentes celulares (Parkinson, Alzheimer y Huntington) Especies de oxígeno reactivas (ROS): +e- - * + H+ H * H 2 +Fe 2+ * + - +Fe 3+ -* + H 2 + H 2 O + *
Rotenona IHIBIDORES UQ Cit b Cit c 1 Cit c Cit (a + a 3 ) Antimicina A UQ Cit b Cit c 1 Cit c Cit (a + a 3 ) C - o CO UQ Cit b Cit c 1 Cit c Cit (a + a 3 ) reducidos oxidados IHIBIDORES Tipo de interferencia Compuesto Modo de acción Inhibición de la transferencia electrónica Inhibición de ATP-sintasa Desacoplamiento de la fosforilacion y transporte electrónico Cianuro CO Antimicina Rotenona Amital Piericidina A DCMU Oligomicina Venturicidina Diciclohexil-carbodiimida 2,4-dinitrofenol Carbonil-cianuro Fenilhidrazona Dinitrofenol Valinomicina Proteína desacoplado (termogenina) Inhiben la citocromo oxidasa Bloquea la transferencia electrónica desde el citocromo b al c 1 Impiden la transferencia electrónica desde un Fe-S ala ubiquinona Compite con QB por el sitio de fijación del fotosistema II Inhiben F 1 y CF 1 Bloquea el flujo de protones a través de F O y CF O Transportadores protónicos hidrofóbicos Ionóforo del K + Forma poros conductores de protones en la membrana interna de la mitocondria Inhibición de intercambio de ATP Atractilósido Inhibe la adenina nucleótido translocasa