teoria 15

Msc. Francisco Abanto Zamora

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFacultad de Farmacia y BioquímicaCurso : Bioquímica I

Mitocondria : Fosforilación Oxidativa a nivel de sustrato y de la cadena respiratoria. Sitios de

conservación de la energía. Relación P/O. Estados de la Respiración celular. Dadores y aceptores

artificiales de electrones. Inhibidores de la Cadena Respiratoria

Mg. : Francisco Abanto Zamora


FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Los equivalentes reductores provenientes de la oxidación del sustrato se utilizan para la formación de ATP.

El ADP es una molécula que captura en forma de fosfato de alta energía, algo de la energía libre resultante de los procesos catabólicos y que como ATP pasa hasta energía para impulsar aquellos procesos que la requiere.

Fosforilación a nivel de sustrato: En la glucólisis (citosol) y en el C. Krebs (matriz mitocondrial), sólo se forma 1 ATP por oxidación del SH2.

Fosforilación a nivel de la cadena respiratoria (mitocondria), se forma 2 o 3 moles de ATP por mol de SH2.

molKJ 103,2


SITIOS DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

EL FLUJO DE ELECTRONES DESDE LOS SUSTRATOS AL OXIGENO ES LA FUENTE DE ENERGIA DEL ATP

CADENA RESPIRATORIA

CONSTITUIDA POR UNA SERIE DE PROTEINAS CON SUS GRUPOS PROSTÉTICOS CAPACES DE ACEPTAR Y CEDER ELECTRONES.

Pierden ENERGIA a medida que circulan por la C. R., conservándose como ATP, mediante mecanismos moleculares.

CADENA DE TRANSPORTE DE ENERGIA

Cada PAR de electrones que circula desde NADH al oxígeno genera 3 ATP; desde FADH al oxígeno genera 2 ATP.

Esos segmentos de la Cadena Respiratoria que proporcionan ENERGIA, se llaman SITIOS DE CONSERVACION DE LA ENERGIA.

REDUCCIÓN INCOMPLETA DEL OXIGENO OCASIONA LESIONES EN LA CÉLULA

Importante para la célula la REDUCCIÓN COMPLETA.

Si la reducción es parcial se ocasionan lesiones en la célula.

H2O2 y el :O2 son TÓXICOS. Atacan los Ac. Grasos insaturados de la membrana alterando su estructura.

LOS TRANSPORTADORES ELECTRÓNICOS ACTÚAN EN SECUENCIA ESPECÍFICA

SUS POTENCIALES REDOX SON MÁS POSITIVOS A MEDIDA QUE SE DESPLAZAN HACIA EL OXÍGENO.

CADA MIEMBRO DE LA C. R. ES ESPECÍFICO PARA UN DADOR Y UN ACEPTOR ELECTRÓNICO.

LOS COMPLEJOS I – II – III – IV SE AISLARON DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL.

Flujo de electrones desde intermediarios metabólicos


Flujo de electronesdesde diferentes intermediariosmetabólicos:

• NADH• Succinato• Acilgraso-S-CoA• glicerol-3-P a la ubiquinona

Centros ferro-sulfurados


ASOCIACIONES Fe-S

GRUPOS PROSTETICOS DE:COMPLEJOS I, II Y III

Ubiquinona o Coenzima Q



HEMO: GRUPOS PROSTETICOS DE CITOCROMOS

Cadena Respiratoria


Relación P/O :(NADH=3ATP; FADH=2ATP)

Msc. Francisco Abanto ZamoraMsc. Francisco Abanto Zamora

Relación P/O – R.E.


RELACION P/O + Rendimiento Energético



ESTADOS DE RESPIRACION CELULAR.

El control respiratorio asegura un suministro constante de ATP La velocidad de respiración de las mitocondrias se pueden controlar por la [ADP], esta se debe a que la oxidación y la fosforilación están íntimamente acopladas, es decir, la oxidación no puede proceder por la vía de la CR.

El estado de reposo se encuentra en el estado 4, siendo la respiración controlada por la disponibilidad de ADP.

La célula se aproxima al estado 3 y 5 ya sea que la capacidad de la CR se satura o la PO2 decrece a valores menores.

Así la manera en que los procesos oxidativos biológicos permiten que la energía libre que resulta de la oxidación de los alimentos se vuelva disponible y sea capturada, escalonada y capturada (redox : no explosiva).


La energía libre remanente que no es capturada como el fosfato de alta energía se libera en forma de calor. En el animal de sangre caliente contribuye a la conservación de la temperatura corporal.

ESTADOS DE RESPIRACION CELULAR.


ESTADO DE CONTROL DE RESPIRACIÓN

Condiciones que limitan la velocidad de respiración

Estado 1 Solamente Disponibilidad de ADP y sustrato.

Estado 2 Solamente Disponibilidad de sustrato.

Estado 3 La capacidad de la cadena respiratoria misma cuando todos los sustratos y componentes están presentes en cantidades de saturación.

Estado 4 Solamente Disponibilidad de ADP.

Estado 5 Solamente disponibilidad de Oxígeno.

Respiración celular


Dadores y aceptores artificiales de electrones. Acción de inhibidores de la cadena respiratoria


Inhibidores de la cadena respiratoria

A nivel de FMN - Co Q (Sitio I):

Piericidina, Amobarbital, Rotenona,

Seconal, Halotano, Esteroides, Uretano. A nivel de Cit. b – Cit. c1 (Sitio II):

Isotano, Hidroxiquinolina, Atebrina, ZnCl,

Dimercaprol, Antimicina. A nivel de Cit. a – Cit. a3 (Sitio II):

Azida de Sodio, CN-, H2S, CO.Msc. Francisco Abanto Zamora

Aceptores y dadores de Electrones

ACEPTORES

Acepta electrones desde CoQ:

2-6 Diclorofenolindofenol, azúl de metileno,

ferricianuro, metosulfato de fenazina. DADORES

Cede electrones a Cit. C:

p-fenilendiamina, Ac. ascórbico, cisteína.


ANEXO



UNA ATP SINTASA LOCALIZADA EN LA MEMBRANA FORMA ATP

La diferencia de potencial electroquímico se usa para impulsar a una ATP sintasa localizada en la membrana la cual en presencia de Pi + ADP forma ATP.

Las subunidades están adheridas, posiblemente mediante un tallo. Es interesante observar que unidades fosforilantes similares se encuentran en el interior de la membrana plasmática de las bacterias, así como en el exterior de la membrana de los tilacoides en los cloroplastos.


El mecanismo de acoplamiento de la expulsión de protones al sistema de la ATP sintasa es una conjetura de la hipótesis. Los estudios sugieren que la síntesis de ATP, la cual puede tener lugar mientras se encuentra pegado a la enzima, no es el paso principal que requiere energía, sino mas bien la liberación del ATP del sitio activo.


ATP SINTETASA


Adelantos Experimentales respaldan la teoría quimiosmótica

1.- La adición de protones (ácido) al medio externo de las mitocondrias conduce a la generación de ATP.

2.- La fosforilación oxidativa no ocurre en sistemas solubles donde no existe la posibilidad de una ATP sintasa vectorial. Debe haber una membrana cerrada para obtener fosforilación oxidativa.

3.- La cadena respiratoria contiene componentes organizados lateralmente (asimetría transversal) como los requiere la teoría quimiosmótica.


LA TEORÍA QUIMIOSMÓTICA EXPLICA: La acción de los desacopladores: Estos

compuestos (por ejemplo, dinitrofenol) son anfipáticos e incrementan la permeabilidad de las mitocondrias.

Existencia de sistemas transportadores de intercambio mitocondrial: Estos sistemas son una consecuencia de la membrana acoplada que debe ser impermeable a los protones y otros iones para conservar el gradiente electroquímico.


EL FENÓMENO DE CONTROL RESPIRATORIO La diferencia de potencial electroquímico a través de la membrana, una vez que establecida como resultado de la translocación de protones, inhibe el transporte posterior de equivalentes reductores a través de la cadena respiratoria. Esto a su vez depende de la disponibilidad de ADP y Pi

LA TEORÍA QUIMIOSMÓTICA EXPLICA:

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