Fosforilacion Oxidativa

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Fosforilacion Oxidativa

  1. 1. UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CATEDRA DE BIOQUÍMICA Ms. Pedro Manuel Soto Guerrero
  2. 2. Fosforilación Oxidativa
  3. 3. Fosforilación Oxidativa • La fosforilación oxidativa es la transferencia de electrones de los equivalentes reducidos NADH, NADPH, FADH, obtenidos en la glucólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis de ATP. • Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas complejas que catalizan varias reacciones de óxido-reducción, donde el oxígeno es el aceptor final de electrones y donde se forma finalmente agua. • La fosforilación oxidativa junto con la fotofosforilación (síntesis de ATP impulsada por luz) son los dos procesos transductores de energía más importante en la biósfera. • De una molécula de glucosa se obtienen 38 moléculas de ATP mediante la fosforilación oxidativa.
  4. 4. Potenciales de reducción electroquímica • Todas las reacciones de oxido-reducción implican una transferencia electrónica. • La sustancia que se oxida (agente reductor) pierde electrones, que son aceptados por la sustancia que se reduce (agente oxidante). El proceso global se denomina reacción redox. A oxidada + B reducida A reducida + B oxidada B reducida B oxidada + ne- A oxidada + ne- A reducida
  5. 5. Potenciales de reducción estándar de acarreadores de electrones de la cadena respiratoria Medias reacciones redox E´o (V) 2H+ + 2e- H2 -0.414 NAD+ + H+ + 2e- NADH -0.320 NADP+ + H+ + 2e- NADPH -0.324 NADH deshidrogenasa (FMN) + 2H+ + 2e- NADH deshidrogenasa (FMNH2) -0.300 Ubiquinona + 2H+ + 2e- Ubiquinol 0.045 Citocromo b (Fe3+ ) + e- Citocromo b (Fe2+ ) 0.077 Citocromo c1 (Fe3+ ) + e- Citocromo c1 (Fe2+ ) 0.220 Citocromo c (Fe3+ ) + e- Citocromo c (Fe2+ ) 0.254 Citocromo a (Fe3+ ) + e- Citocromo a (Fe2+ ) 0.290 Citocromo a3 (Fe3+) + e- Citocromo a3 (Fe2+) 0.550 ½ O2 + 2H+ + 2e- H2O 0.816
  6. 6. Fosforilación Oxidativa • En las células eucariotas este proceso se lleva a cabo en las mitocondrias. • La fosforilación oxidativa comienza con la entrada de electrones en la cadena respiratoria. • Los electrones pasan a través de una serie de transportadores incluidos en la membrana interna mitocondrial. • Los transportadores electrónicos mitocondriales funcionan dentro de complejos proteicos ordenados en serie. • La cadena de transporte de electrones es un proceso exergónico, que libera energía suficiente para la síntesis de ATP. • Existe una translocación de H+ desde la matriz hacia el EIM (fuerza protomotriz). • Síntesis de ATP por ATP sintasa.
  7. 7. Mitocondria • Posee DNA. • Doble membrana: la membrana externa, rodea a la organela; la interna, presenta invaginaciones (crestas) que proporciona una gran superficie. • La membrana externa es permeable a pequeñas moléculas (PM < 5000 Da) e iones. Presencia de canales transmembrana. • La membrana interna es impermeable a la mayoría de moléculas e iones (H+ , O2 - , etc).
  8. 8. Mitocondria • Las únicas moléculas que cruzan la membrana interna son aquellas para las que hay proteínas transportadoras específicas. La membrana interna posee transportadores de metabolitos esenciales (ADP, ATP, ácidos carboxílicos, Ca2+ , aminoácidos, etc.). • La membrana interna aloja a las proteínas pertenecientes de los componentes de la cadena respiratoria y el complejo enzimático responsable de la síntesis de ATP (ATP sintasa).
  9. 9. Relación entre ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa
  10. 10. Formación de ATP por fosforilación oxidativa Fuente de energía Electrones obtenidos por oxidación de azúcares, ácidos grasos y aminoácidos (carbono orgánico en estado reducido) En organismos no fotosintéticos Donadores de electrones de alta energía (A reducida) (inicio) (energía celular) ATP ADP, Pi FADH2 NADH Reoxidación generadora de energía mediante transporte de electrones (NAD+ , FAD) Aceptores de Electrones (A oxidada)
  11. 11. Los transportadores electrónicos funcionan como complejos multienzimáticos
  12. 12. Complejo proteico de la cadena respiratoria
  13. 13. NADH deshidrogenasa (complejo 1)
  14. 14. Succinato deshidrogenasa (complejo 2)
  15. 15. Ubiquinona (complejo 3)
  16. 16. Citocromo oxidasa (complejo 4)
  17. 17. Fosforilación oxidativa
  18. 18. Translocación de H+ asociada al flujo de electrones • Por cada par de electrones transferidos al O2, 4 H+ son bombeados por el Complejo I, 4 H+ por el Complejo III y 2 H+ por el complejo IV; todos ellos desde la matriz mitocondrial (Lado N), hacia el espacio intermembranas (Lado P) NADH + 11 H+ (N) + 1/2 O2 → H2O + NAD+ + 10 H+ (P)
  19. 19. Acoplamiento quimiosmótico Gradiente de H+ rico en energía Creación de un potencial de protones
  20. 20. Estructura de la ATP sintasa
  21. 21. Fosforilación oxidativa
  22. 22. Translocasas de nucleótido de adenina y fosfato.
  23. 23. Mecanismo de la transducción de energía en los animales • Los animales (y todos los seres vivos) son máquinas químicas. • La energía química (∆G) de los sustratos (alimentos) que se oxidan genera un gradiente electroquímico de H+ a través de la membrana interna mitocondrial. • El gradiente electroquímico de H+ (∆G) se utiliza para la producción de ATP (la F1-ATPasa es un rotor molecular). • La energía química del ATP (∆G) se utiliza para que puedan ocurrir las reacciones endergónicas.

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