Hora 9,10 y 11 u3-Cadena Respiratoria-fosforilacion Oxidativa- 3 Octubre 2014

MAOS-1

Unidad 3 Horas 9,! y  Cadena Respiratoria (Cadena de Transporte de Electrones)

y Fosforilación Oxidativa

O"#ET$%O E&'ECF$CO 

CO*TE*$+O

Explicar las . Características !e"erales de la cade"a cade"a características de la respirat#ria. CADENA $. Or!a"i%aci&" y '("ci&" de l#s c#)p#"e"tes de la RESPIRATORIA y de cade"a respirat#ria. la FOSFORILACIÓN *. Ac#pla)ie"t# e"tre e"tre la cade"a respirat#ria y la OXIDATIVA. '#s'#rilaci&" #xidati+a. ,. E"er!-tica de la '#s'#rilaci&" #xidati+a. Relaci&" PO. /. I"0i1ici&" de la cade"a respirat#ria2 siti#s siti#s de i"0i1ici&" y e3e)pl#s de i"0i1id#res. 4. I"0i1ici&" de la '#s'#rilaci&" #xidati+a2 siti#s siti#s de i"0i1ici&" y e3e)pl#s de i"0i1id#res. 5. 6eca"is)# de acci&" de l#s desac#plad#res de la 3 horas cade"a respirat#ria c#" la '#s'#rilaci&" #xidati+a. E3e)pl#s.

- .$TOCO*+R$C-R-CTER&T$C-& E&TRUCTUR-E&

- .$TOCO*+R$'artes 45e la constit5yen .e/0rana externa (..E 78 La 66E es )(y per)ea1le2 a la )ay#r parte de las )#l-c(las pe9(e:as e i#"es2 de1id# a 9(e c#"tie"e )(c0as c#pias de ("a prote1na transportadora lla)ada P#ri"a2 9(e '#r)a p#r#s 9(e per)ite" la li1re di'(si&" de )#l-c(las 0asta de ;ay !   tip#s de cit#cr#)#s e" la CR.

electr#"es se )(e+e" a tra+-s de l#s G tipos de citocro/os de la CR e" el si!(ie"te #rde"8

  L#s

 b

c

c

a

a3

La unidireccionalidad   del 'l(3# de electr#"es e" la CR esta dictada p#r la pr#piedad de l#s cit#cr#)#s a te"er di'ere"tes E #

He/o tipo 0  Se e"c(e"tra e" citocro/os 0 del c#)ple3# 1i9(i"#"acit#cr#)# c #xid#rred(ctasa

Fe

Hierro (Fe) He/o tipo a Se e"c(e"tra e" citocro/os a y a3 de la Citocro/o c oxidasa

Fe

Fe

He/o tipo c Se e"c(e"tra e" citocro/os c

y c

La Fiaci)n de un grupo hemo a$ citocromo *proteína

- excepción de la CoA  y el Citocro/o c el resto de los  transportadores electrónicos  se asocian en for/a de 8randes Co/pleDos eni/ticos

Co/pleDos eni/ticos de la CR Co/pleDo Eni/tico

r5pos prost6ticos

( Co/pleDo $) = F.* *-+H desidro8enasa 7= Centros Fe $O7.

,. Ta)1i-" (tili%a la e"er!ía de esta reacci&" red#x para 0o/0ear H p#r cada electrón 9(e pasa. /. La tra"s'ere"cia de cada electr&" de1e #c(rrir si" la li1eraci&" de

..E 7H

Espacio  inter/e/0rana

AH7

7eB 

Cit c

7eB  7eB 

Fe&

Citc c

7H

7eB 

I#

C5-

Citc 0

a

III

a3

.atri

..$

C5"

7eB  :

O7   7H H7O

Reacción redo' neta catalizada por   el Complejo *! Citocromo o'idasa&

7 Cit c (Fe )  H   : O7 3

(red5cido)



*matri.

7 Cit c (Fe )  7H  H7O 7

(oxidado)

*9M

La reacci&" 'i"al e" la cade"a respirat#ria2 la red5cción de O7 a H7O tie"e (" p#te"cial de red(cci&" est="dar ?E#7 de @ ;24 V2 el )=s p#siti+# e" t#da la cade"a respirat#ria2 y p#r l# ta"t# esta reacci&" 2 ta)1i-" tie"de a #c(rrir 0acia la derec0a. EJo

: O7  7H  7e<

H7O

@ ;24 V

# $ protones son tomados de la matri% y $ electrones &ue son cedidos por el 'it a () se unen a un átomo de o*igeno para reducirlo asta agua+.

C#)# se disc(ti& a"teri#r)e"te , el ox18eno /olec5lar es 5n aceptor

ter/inal de electrones ideal 2 de0ido a s5 alta afinidad por los electrones2 pr#p#rci#"a ("a !ra" '(er%a i)p(ls#ra ter)#di"=)ica.

K&e li0era ener81a en la Cadena respiratoriaL

KC5nta ener81a se li0eraL

KCó/o se conserva de for/a eficiente esta ener81aL

KEn 45e se 5tilia esta ener81a li0eradaL

EJo (%) - =*9

reducci)n est;ndar de Cadena res%iratoria@ uo de $os e$ectrones ( potencia$ de reducci)n componentes m)%i$es *en roo/ ( cantidad de energía $i#erada en cada comp$eo"

*-+H

*-+  H

+e

-

(< !,37! %)

Co/pleDo $ EJo M !,3! % No M < 9,G #P/ol

- =*+ (!,!3%)

=

&5ccinato f5/arato

' =*9

F-+H7 Co/pleDo $$

A

(!,!G %)

Co/pleDo $$$ EJo M !,9! % No M < 3,Q #P/ol Citocro/o c

Co/pleDo $% EJo M !,GI! % No M < 7 #P/ol 7e<

' =*>

' =*?

( !,73G %)

Fuente de $os datos

: O7  7H

H7O

( !,I %)



El 'l(3# de electr#"es desde el *-+H al O7 es (" pr#ces# exer8ónico 9(e li1era la ca"tidad de 77! #P/ol ?/$ Qcal)#l7 *-+ P *-+H= EJo M < !,37! % O7 P H7O== EJo M  !,I %

RE-CC$S* +E O>$+ORRE+UCC$S* *ET- de la Cadena Respiratoria 2

*-+H  H  : O7

*-+   H7O

Jo M < n  EJo Jo M < 7 (9,G # P %= /ol) (, %) ;o B < 77! #P/ol (de *-+H)  Esta e"er!ía pr#d(ct# de la tra"s'ere"cia de electr#"es se c#"ser+a e'icie"te)e"te e" (" radie"te de Pr#t#"es.



El 'l(3# de electr#"es desde el F-+H7 ?de la #xidaci&" del s(cci"at# a '()arat#7 al O$  es (" pr#ces# exer!&"ic# 9(e li1era la ca"tidad de /; @ y de car!as7 -.-CE*-* la ener81a li0re res5ltante de la tra"s'ere"cia de electr#"es2 y es lla)ada fuer%a protón motri% . .

,. El re8reso de los protones 0acia la )atri% a tra+-s de C#)ple3# de la -T' sintasa 2 esta -CO'-+O a la &1ntesis de -T'. Pr#p#rci#"a"d# este 'l(3#2 la e"er!ía "ecesaria para ("ir (" Pi al ADP . /. La /e/0rana interna )it#c#"drial es i/per/ea0le a l#s I#"es >@ . De #tr# )#d# se disipar1a el !radie"te de c#"ce"traci&" de pr#t#"es.

U C#)# se ac#pla la e"er!ía li1re de la tra"s'ere"cia de pr#t#"es a la sí"tesis de ATP

..E

H  

Espacio inter/e/0rana



             eB  eB 

I

..$

A

7H

H  

Cit c

 

III

I# 7eB 

*-+H

*-+

.-TR$

 :

O7  7H H7O

+5rante el transporte de electrones2 los Co/pleDos eni/ticos I * III  I#* 0o/0ean 'rotones ( H ) desde la /atri de la /itocondria, acia el espacio inter/e/0rana (flecas verdes)=

+l bombeo de % ,  es un proceso endergónico

  La )#l-c(las *-+H y F-+H 7 tra"s'iere" electr#"es a la CR2 y se li0era ener81a d5rante el proceso 2 parte de -sta es 5tiliada para 0o/0ear protones desde la )atri% al EI6.

Este 0o/0eo de H tiene dos consec5encias2 . Se !e"era (" radiente de concentración de protones (pH) a tra+-s de la 66I2 c#" el pH /s alto (/as alcalino) en la /atri,  9(e e" el EI6. $. Se !e"era (" radiente de car8a ( ) ?H di'ere"cia de p#te"cial7 a tra+-s de la 66I2 c#" el interior ne8ativo y el exterior positivo  ?c#)# res(ltad# de la salida "eta de i#"es p#siti+#s7.

En conD5nto la pH y la constit5yen 5n   8radiente electro451/ico , el c5al al/acena la ener81a . transporte de electrones= del 

*. A esta e"er!ía al)ace"ada e" este !radie"te electr#9(í)ic# se le de"#)i"a FUER- 'ROTO* .OTR$ . etra del alfa0eto 8rie8o

('si)

a perdida de protones de la .atri por el 0o/0eo al Espacio $nter/e/0rana (E$.) , v5elve a la .atri /as ne8ativa y al E$. /as positivo= -lta V H W

H H H H H H H H H 



El E$. es .as cido

H

Espacio inter/e/0rana



..$

OH< OH< OH< H



H

H



H

potencia$ de mem#rana8 dierencia de carga e$>ctrica a tra%>s de una

< OH< < OH OH OH< OH<

H



.atri

a .atri .as alcalina

? el p> es ;25/ ("idades )ay#r 9(e el EI67

Para 9(e se p(eda )a"te"er este !radie"te electr#9(í)ic# a tra+-s de la )e)1ra"a i"ter"a 2 se de1e" dar las si!(ie"tes c#"dici#"es. . B(e la )e)1ra"a )it#c#"drial i"ter"a se )a"te"!a i"tacta y "# se 0aya 0ec0# per)ea1le c#" a!e"tes 'ísic#s # 9(í)ic#s. $. B(e la tra"s'ere"cia de electr#"es sea c#"ti"(a2 es decir 9(e s(strat#s c#)# el NAD>2 el FAD> $ y el #xi!e"# se 0alle" disp#"i1les.

-T' sintasa Es ("a ATPasa de tip# F = El tip# F pr#+ie"e de la ide"ti'icaci&" de esta ATPasa c#)# (" . actor de ac#pla)ie"t# de e"er!ía. Es (" co/pleDo eni/tico de la )e)1ra"a i"ter"a )it#c#"drial 45e catalia la s1ntesis de -T' a partir de -+' y 'i 2 ac#)pa:ad# p#r el 'l(3# de pr#t#"es desde el EI6 a la )atri%. Esta c#)p(esta p#r $ c#)p#"e"tes '("ci#"ales F # y F.

Fo

8 Es ("a prote1na inte8ral (1icada e" la 66I2 9(e '#r)a ( n poro (canal) trans/e/0rana para protones= La letra  del s(1í"dice  o i"dica s( i"0i1ici&" p#r la O$O.$C$*- =

F  8 Es ("a pr#teí"a peri'-rica de )e)1ra"a , 45e /ira acia el interior de la /atri, c#"tie"e el sitio catal1tico para la s1ntesis de -T' = El s(1í"dice   i"dica 9(e '(e el pri)er 'act#r ide"ti'icad# c#)# "ecesari# para la '#s'#rilaci&" #xidati+a.

Estr5ct5ra de la -T' sintasa ta/0i6n lla/ada  Fo < F -T'asa, o Co/pleDo % .-TR$ .$TOCO*+R$-

.E."R-*- $*TER*-

E&'-C$O $*TER.E."R-*-

+$-R-.- AUE RE'RE&E*T- - C-+E*- +E TR-*&'ORTE +E EECTRO*E&  X - FO&FOR$-C$S* O>$+-T$%-

MME E&'-C$O $*TER.E."R-*-

MMI .-TR$ ATP !I1TA!A

uente@ texto de "ehninger 9ta Ed5

&iste/as de transporte a trav6s de la .e/0rana /itocondrial interna .

-denina< *5cleótido Translocasa =

 Es ("a pr#teí"a tra"sp#rtad#ra. El -+' es c#tra"sp#rtad# c#" el -T' e" direcci#"es #p(estas p#r esta pr#teí"a = ?El ADP 0acia de"tr# y el  ATP 0acia '(era de la )atri%7. Este tra"sl#cad#r es i"0i1id# p#r (" !l(c&sid# t&xic# lla)ad#  Atractil&sid# ?de la pla"ta  Atractylis gummifera7 y el Kcid# 1#"!$+-T$%-

La oli8o/icina  (" a"ti1i&tic# pr#d(cid# p#r (" 0#"!# se ("e a la pr#teí"a F ;  de la ATP si"tasa2 i)pidie"d# el "#r)al )#+i)ie"t# de pr#t#"es 0acia la )atri%. [l#9(e c#)pleta)e"te la #xidaci&" y la '#s'#rilaci&" e" las )it#c#"drias I"tactas.

$*H$"$+ORE& +E TR-*&'ORTE +E O& *UCEST$+O& +E -+E*$*- E* .E."R-*- .$TOCO*+R$- $*TER*-

=-tractilósido 2 !l(c&sid# +e!etal 7= ?cido 0on8reico2 a"ti1i&tic# pr#d(cid# p#r (" 0#"!#.

+esacopla/iento entre la Cadena respiratoria y la Fosforilación Oxidativa por 451/icos desacoplantes ? desac#pla)ie"t# de tip# "# 'isi#l&!ic#7

Los desacop$adores son compuestos que aumentan $a permea#i$idad de $a mem#rana a $os protones"

+E&-CO'-.$E*TO +E - FO&FOR$-C$O* O>$+-T$%.ecanis/o de acción8 L#s desac#plad#res tie"e" c#)# e'ect# desconectar  la fosforilación oxidativa de la transferencia de electrones= 'or ta"t# p5ede f5ncionar la cadena respiratoria sin tener l58ar la s1ntesis de -T' 2 e" esta sit(aci&" la e"er!ía 9(e "#r)al)e"te se 0(1iera c#"ser+ad# e" la '#r)aci&" del ATP2 se pierde aora en for/a de calor .

e3e)pl# de d#s desac#plad#res 9(í)ic#s8    $2, 

 dinitrofenol ?DNP7

Car0onil