Daniela Berenice León Medina Sec:15 Oxidación: El termino oxidación se refiere a la combinación del oxígeno con otro elemento; proceso mediante el cual hay perdida aparente de electrones de un átomo o un ion. Muchas reacciones de oxidación que ocurren en el metabolismo se realizan por perdida de hidrogeno. Una reacción de oxidación puede ocurrir por cualquiera de estos tres mecanismos: Ganancia de oxígeno Pérdida de hidrógeno Pérdida de electrones Reducción: Proceso mediante el cual los átomos o iones adquieren electrones. Los hidrógenos o electrones que una molécula pierde otra molécula lo debe ganar; una se oxida y la otra se reduce (Reacción de óxido-reducción) Pérdida de oxígeno Ganancia de hidrógeno Ganancia de electrones POTENCIAL DE OXIDO-REDUCCION: El voltaje de los electrones que fluye de una semicélula se le llama potencial de oxidoreducción o fuerza electromotriz. La facilidad con la que un donador de electrones (Agente reductor) cede sus electrones a un aceptor electrónico (Agente oxidante) se expresa como potencial redox del sistema; se determina en voltios. F = -nF ΔF ΔF= cambio de energía libre F = equivalente de faraday . Si el número de electrones expresa el número de moles (n) y la carga de un mol de electrones en faradios (F ) el trabajo eléctrico útil será igual al cambio de energía. El trabajo eléctrico producido será el resultado de la diferencia de potencial (E) por el número de electrones (N) transportados. . La energía liberada durante la oxidación de los nutrimentos energéticos se aprovecha en las mitocondrias en forma de H o electrones. Los equivalentes reductores son extraídos de los sustratos del ciclo de Krebs o la β-oxidación de ácidos grasos y transportados a través de la cadena hasta el ultimo aceptor de electrones. SISTEMA DE TRANSFERENCIA de H y electrones catalizada por proteínas enzimáticas en la membrana mitocondrial interna. el oxigeno molecular para formar agua . Aquí se produce la mayor parte de la energía derivada de la respiración. El número de mitocondrias de un tejido refleja el grado de actividad metabólica aeróbica de el mismo . Existen transportadores de electrones de la cadena respiratoria y los componentes generadores de ATP. La membrana interna constituida por 80% de proteinas y contiene todas las enzimas que intervienen en la cadena respiratoria. Están formadas por una membrana externa y una membrana interna con muchas invaginaciones llamadas crestas mitocondriales. deshidrogenasas y sistema de sustrato y metabolicos entre el citosol y la matriz mitocondrial . La membrana externa es muy sencilla esta compuesta el 50% por Fosfolípidos y colesterol y el 50% de proteínas. proteínas porina y contienen enzimas. N A D FP C o Q A T P b A T P C1 c 1 3-4 a a3 o2 A T P . β-oxidación. ribosomas y enzimas para la biosintesis de proteinas. codificadas por el genoma mitocondrial . Espacio intermembranal Matriz mitocondrial es rica en enzimas. las del ciclo de Krebs. DNA circular. Posee su propio DNA Es impermeable a sustancias polares El numero de crestas es proporcional a la actividad metabólica de la célula. c1. grasos Α-glicerofosfato Acil transferasa Fosfolipasas Nucleosido difosfocinasa Fosfocolina transferasa Espacio intermembranal Adenilato cinasa Nucleosido difosfocinasa M. ATP sintetasa. E. externa Cit b5 Cit b5 reductasa MAO Acil-CoA sintetasa S. grasos. De elongacion de a. FoF1 Flavoproteinas Β-OH butirato deshidrogenasa S. a. para elongacion de los a. a3) NADH-deshidrogenasa Ubiquinona ATPasa. c.Crestas mitocondriales Matriz mitocondrial Piruvato deshidrogenasa Citrato sintetasa Aconitasa Isocitrato deshidrogenasa α-Cetoglutarato Deshidrogenasa Fumarasa Malato deshidrogenasa Ornitina transcarbamilasa Carbamil fosfato sintetasa Glutamato deshidrogenasa Aspartato aminotransferasa Acil-CoA deshidrogenasa Enoil-CoA hidratasa β -OH Acil-CoA deshidrogenasa Tiolasa Citocromos (b. interna . translocasas o permeasas especificas M. contiene un fosfato mas en la ribosa adenílica . Coenzimas de oxidorreducción: Algunas deshidrogenasas poseen como coenzimas a derivados de la vitamina nicotinada. Deshidrogenasas: Thuberg. Nicotinamida adenina nucleótido(NAD+) Coenzima de deshidrogenasa es el NADP+. inicio de la cadena respiratoria. primero sus hidrógenos y luego los electrones hasta el oxígeno como aceptor final. El proceso consiste en la transferencia de sustratos reducidos que cederán. Muchas deshidrogenasas utilizan coenzimas derivadas de la vitamina B2(rivoflavina) como son el flavin mononucleótido (FMN) y el flavin-adenín-dinucleótido (FAD) . β-oxidación de ácidos grasoso indirectamente de la glucolisis y se dirige secuencialmente a su potencial redox. La coenzima Q no se une a proteinas. La CoQ (uboquinona) sirve como transportador movil que opera con deshidrogenasas ligadas a flavina como la NADH deshidrogenada. Acepta hidrógenos y se reduce a dihidroquinona (CoQH2). al reoxidarse cede 2 electrones al sistema de citocromos quedando dos protones libres en el medio. Puede actuar como portador de electrones. se aloja en la zona hidrofobica de la bicapa lipidica de la membrana int. Los equivalentes de reducción (H) se extraen de los sustratos en el ciclo de Krebs. . Los equivalentes de reducción se introducen a nivel de NAD+ o CoQ a partir de las reacciones de las deshidrogenasas ligadas a NAD+ o FAD. Este sistema de transporte esta dispuesto de tal manera que los miembros reducidos de los pares redox se oxidan por el miembro oxidado del siguiente componente del sistema S-H reducido NAD+ FMNH2 CoQ FADH2 S-H2 S oxidado NADH FMN CoQ-H2 Citocromos . . . Los equivalentes reducidos (H) provenientes del sustrato de ciclo de Krebs. β-oxidación y otras vías metabólicas son catalizados por deshidrogenasas y llegan a la cadena transportadora. este se encuentra altamente oxidado (Fe3+) o reducido (Fe2+) en la transferencia de electrones hacia el aceptor del oxígeno. El orden que actúan transportando electrones: Cit b cit c1 cit c cit a cit a3 . Son una clase de hemoproteinas que contiene hierro. En las reacciones de transferencia de H del NADH a la CoQ se transportan 2 H (2 protones y 2 electrones) Al llegar a la CoQH2 (dihidroquinona) se continúan transportando 2 electrones por los citocromos . el hierro oxidado (Fe3+) al aceptar un e. El transporte se inicia al ser captados por el citocromo b.se transforma en hierro reducido (Fe2+) . el cual se acidifica. pero un par de protones (H) se liberan al espacio intermembranal. . desde NADH/NAD a la molécula de oxígeno se produce un descenso de potencial redox de 1.6 Kcal por mol. En reacciones de la cadena existe un sistema fosforilante acoplado que permite la síntesis de ATP. y el resto de la energía liberada se pierde en forma de calor. . Durante la transferencia de H y e.14V. se produce un cambio de energía libre de 52. pero lo dejan con carga negativa. Finalmente llegan al oxígeno 2 electrones que completaran su orbital con 8. El oxígeno determina el flujo eléctrico .de cada H al cit b son captados por el oxígeno iónico y forman agua: -2 ½ O2 + 2H H2O . ½ O2 + 2e- ½ O2= Los H producidos al ceder la CoQH2 los 2 e. . Fosforilación oxidativa acoplada a la cadena respiratoria. . La célula cuenta con 2 mecanismos generadores de ATP que son: A partir de compuestos con un contenido de energía mayor que ATP. Fosforilación a nivel de sustrato. 3- difosfoglicerato y fosfoenolpiruvato pueden transferir su fosfato de alta energía al ADP en reacciones catalizadas por la fosfogliceratocinasa y piruvatocinasa. A nivel de sustrato: Intermediarios ricos en energía como el 1. . Dando como resultado la síntesis de ATP. formándose ATP. este proceso recibe el nombre de fosforilación oxidativa. impide el desperdicio ya que los electrones no fluyen a menos que exista la posibilidad de formación de fosfatos ricos en energía. de modo que se libera una cantidad relativamente grande de energía libre en cada uno de estos tres pasos. en un sentido. En tres transiciones de la cadena de transporte de electrones se producen caídas importantes en la cantidad de energía potencial que retienen los electrones. . El flujo de electrones está íntimamente acoplado al proceso de fosforilación. Esto. Si el flujo de electrones no estuviera acoplado a la fosforilación. no habría formación de ATP y la energía de los electrones se degradaría en forma de calor. Puesto que la fosforilación del ADP para formar ATP se encuentra acoplada a la oxidación de los componentes de la cadena de transporte de electrones. Los sitios de fosforilación son aquellos donde en la cadena respiratoria el cambio de energía libre es suficiente para permitir la síntesis de ATP acoplada al transporte eléctrico. . Fosforilación de ADP para dar ATP utilizando la energía liberada en la oxidación de las coenzimas de la cadena respiratoria. . . r. y la síntesis de ATP. postula que la fosforilación se lleva acabo de una manera similar a la que ocurre a nivel de sustrato en la glucolisis. (Slater. . Existencia de un intermediario químico muy inestable como un potencial energético que actuaria como intermediario entre la c. Sino hay ADP el intermediario no podría ceder su fosfato con la consecuente inhibición de la respiración. 1953) la naturaleza se imita a si misma. Haciendo que la proteína se coloque en un estado energético alto el cual vuelve a su estado normal cediendo su energía al ADP y Pi para formar ATP . 1964) considera que como consecuencia del transporte eléctrico se libera energía que de alguna manera induce un cambio conformaional en la una proteína membranal. (Boyer-Chance. 1981)(Lehninger 1984) Compara los sistemas generadores de energía de la membrana mitocondrial con una batería electroquímica común. la energía se almacena en compartimientos debido ala separación de cargas. se puede establecer un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial int. (Peter Mitchell 1961. Durante el transporte electrónico. . Las partículas se activan por el retorno de protones al interior de la mitocondria del espacio intermembranal. que tiene por objeto disipar el gradiente de pH. La síntesis de ATP se realiza en las partículas submitocondriales que funcionan con ATP sintetasa. sin eliminar el potencial de membrana. favorece la expulsión de protones. Es impermeable a protones. La cadena respiratoria esta situada en la estructura de la membrana. La membrana mitocondrial int. . Existencia de un sistema de difusión. el transporte de electrones paso a paso. LA SINTESIS DE ATP TIENE LUGAR SIEMPRE QUE EXISTA UN GRADIENTE PROTÓNICO . da por resultado el bombeo de protones a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio entre las membranas mitocondriales interna y externa. desde el NADH o el FADH2 hasta el oxígeno a través de los transportadores de electrones. Según este modelo. . Cuando los protones pueden fluir de regreso a la matriz. ya que el medio que ocupa el espacio intermembranoso se carga positivamente. . La diferencia en concentración de protones entre la matriz y el espacio intermembranoso representa energía potencial. descendiendo por el gradiente protónico. se libera energía utilizable en la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi. Este proceso genera un potencial de membrana a través de la membrana mitocondrial interna. resultado en parte de la diferencia de pH y en parte de la diferencia en la carga eléctrica de los lados de la membrana. . al describir la estructura mitocondrial) son proteínas globulares grandes consistentes en nueve subunidades polipeptídicas unidas a las partículas F0 en el lado de la membrana que linda con la matriz. Se presume que poseen un conducto o poro interior que permite el paso de los protones. Este complejo consta de dos proteínas: F0 y F1. Las partículas F1 (que ya habíamos mencionado. Las partículas F0 están incluidas en la membrana mitocondrial interna y la atraviesan desde afuera hacia adentro. llamado ATP SINTETASA. . Estos conductos están dados por un gran complejo enzimático. Los protones regresan a la matriz a través de conductos especiales situados en la membrana interna. el gradiente protónico que existe a través de la membrana mitocondrial interna acopla la fosforilación con la oxidación. . dicha energía utiliza para sintetizar ATP. Se comprobó que propulsa la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi. De esta manera. Conforme los protones descienden a lo largo del gradiente de energía.
Report "Cadena Respiratoria y Fosforilación oxidativa"