fosforilacion oxidativa
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Fosforilación oxidativa
Componentes de la Cadena de Transporte de Electrones (=Cadena Respiratoria)
BMC2 Felipe Alcántara Sánchez
Matrix
H+ + NADH NAD+
+ 2H+ 2H+ + ½ O2 H2O
2 e− – – I Q III IV
+ +
4H+ 4H+ 2H+ Intermembrane Space
cyt c
Flujo espontáneo de electrones
• El flujo de electrones a través de los complejos I, III y IV está acoplado a la translocación de H+ desde la matriz
• Por cada 2 e- transferidos del NADH al O2, se expulsan 10 H+
Cadena respiratoria
Participación de los cofactores en el transporte de electrones
El Fe de los grupos hemo puede oxidarse y reducirse con facilidad
O
O
CH3O
CH3CH3O
(CH2 CH C CH2)nH
CH3
OH
OH
CH3O
CH3CH3O
(CH2 CH C CH2)nH
CH3
e− + 2 H+
coenzyme Q
coenzyme QH2
O−
O
CH3O
CH3CH3O
(CH2 CH C CH2)nH
CH3e−
coenzyme Q •−
La ubiquinona transporta uno o dos electrones a través de las
membranas
Los grupos FeS sufren cambios en su estado de oxidación
La secuencia de transferencia electrónica
La síntesis de ATP está impulsada por un gradiente deslocalizado de
protones
La síntesis de ATP depende de un gradiente electroquímico
Cadena respiratoria
Complejos del transporte de electrones
inner mitochondrial membrane
matrix
NAD+
NADH
Complex I
FMN peripheral domain
membrane domain
← FMN
A B
← FMN
Peripheral domain of a bacterial Complex I
membrane domain
↓ PDB 2FUG
← N2
Estructura del complejo I
La enzima responsable de la síntesis: la F-ATPasa
¿Cómo llega el NADH obtenido en el citoplasma?
La lanzadera de malato-aspartato
Los metabolitos llegan a la mitocondria gracias a
transportadores específicos
La búsqueda de la fuerza impulsora
Los protagonistas de las tres hipótesis
Síntesis de ATP por medio de un gradiente artificial
• La valinomicina es un ionóforo que mueve K+ a favor de su gradiente electroquímico
• En mitocondrias puede ser un desacoplante o un impulsor de la síntesis de ATP: depende del gradiente de pH a través de la membrana interna
Acoplamiento respiratorio
• Monitoreo de la cantidad de oxígeno en solución por oximetría
• Se usa una muestra de células aerobias o mitocondrias purificadas
• Se añade un donador de electrones
• La respiración se acelera cuando se agrega ADP, es decir, la respiración y la desaparición del ADP (para síntesis de ATP) están acopladas.
Inhibidores y desacoplantes de la síntesis de ATP
• La oligomicina inhibe la acción de la ATP sintasa
• El DNP (dinitrofenol) estimula la respiración… algo que solamente se entendió gracias a la hipótesis quimiosmótica.
Agentes desacoplantes
• Son sustancias que impiden la síntesis de ATP cuando la cadena respiratoria está funcionando
• Se trata de solutos que pueden: a) translocar H+ u otros cationes; y b) atravesar la membrana
• Por lo tanto disipan el gradiente generado por los complejos vectoriales
• Al no haber gradiente, no hay fuerza impulsora para la síntesis de ATP
Procesos redox vectoriales
Procesos redox vectoriales
Generación de calor por desacoplamiento
La fuerza impulsora: pmf
• A la fuerza impulsora, Mitchell la llamó fuerza protón motriz (pmf, ∆p, ∆µZ+)
• Es un gradiente electroquímico• Tiene dos componentes:
– uno eléctrico, por la separación de cargas (∆ψ) – y otro químico (∆µ, es decir el gradiente de
concentración de la epecie, en el caso de las mitocondrias es ∆pH)
• Ambos componentes son intercambiables y contribuyen de manera aditiva:
• ∆p= Z∆ψ+ ∆pH
Evidencia del mecanismo rotatorio de la F-ATPasa
