Fosforilacion oxidativa

1. DOCENTE Q.F . Lázaro Alarcón Galvez CURSO Bioquímica ALUMNO CONTRERAS MOGOLLON HANS J UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO UNPRG FOFORILACION OXIDATIVA Lambayeque, Setiembre del 2012

2. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

3. La fosforilación oxidativa es un proceso metabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosín trifosfato (ATP). Se le llama así para distinguirla de otras rutas que producen ATP con menor rendimiento, llamadas "a nivel de sustrato". Se calcula que hasta el 90% de la energía celular en forma de ATP es producida de esta forma. FosfosrilACION OXIDATIVa

4. Reacciones de trans. de electrones en las mitocondrias El descubrimiento de Albert Lehninger en 1943 de que en las mitocondrias se realiza la fosforilación oxidativa en los eucariotas marcó el inicio de la fase moderna de los estudios sobre las transducciones biológicas de energía.

5. LOS ELECTRONES SON CANALIZADOS HACIA TRANSP. UNIVERSALES DE ELECTRONES La fosforilación oxidativa empieza con la entrada de electrones en la cadena respiratoria. La mayor parte de dichos electrones provienen de la acción de deshidrogenasas que captan electrones de vías catabólicas y los canalizan hacia aceptores universales de electrones: nucleótidos de nicotinamida (NAD* o NADP*) o nucleótidos de flavina (FMN o FAD).

6. LOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES ACTÚAN EN COMPLEJOS MULTIENZIMÁTICOS Los transportadores de electrones de la cadena respiratoria están organizados en complejos supramoleculares incrustados en membranas que se pueden separar físicamente. El tratamiento suave de la membrana mitocondrial interna con deter­gentes permite la resolución de cuatro complejos distintos de transportadores electrónicos, siendo cada uno de ellos capaz de catalizar la transferencia electrónica a través de una porción de la cadena.

7. COMPLEJO I: NADH A UBIQUINONA: también llamado NADH: ubiquinona oxidorreductasa o NADH deshidrogenasa, es un enzima enorme compuesto por 42 cadenas polipeptídicas diferentes. COMPLEJO II: SUCCINATO A UBIQUINONA. Es la única enzima del ciclo cítrico ligado a membrana. Contiene cinco grupos prostéticos de dos tipos y cuatro subunidades prostéticas diferentes.

8. COMPLEJO III: UBIQUINONA A CITOCROMO C: acopla la transferencia de electrones desde el ubiquinol al citocromo c con el transporte vectorial de protones de la matriz al espacio intermembrana. COMPLEJO IV: CITOCROMO C A O 2. En el último paso de la cadena respiratoria, el Complejo IV, también llamado citocromo oxidasa, transporta electrones desde el citocromo c al oxígeno molecular, reduciéndolo a H 2 O. El Complejo IV es un enzima muy grande de la membrana mitocondrial interna.

9. SINTISIS DE ATP El modelo quimiosmotico (Peter Mitchell) : según el modelo la energía electroquímica inherente a la diferencia en la concentración de protones y ala separación de cargas a través de la membrana mitocondrial interna, la fuerza protón – motriz, impulsa la síntesis de ATP a medida q los trotones fluyen de manera pasiva de regreso a la matriz a través de un poro que se encuentra asociado a la ATP sintasa . Quimiosintetico : son las reacciones enzimáticas en las que intervienen simultáneamente, una reacción química y un proceso de transporte. Cuando se suspenden mitocondrias aisladas en un tampón que contiene ADP, Pi

10. MECANISMO CATABÓLICO DE F1 Experimento de intercambio de 18 O. F 1 solubilisado a partir de membranas mitocondriales se incuba ATP en presencia de agua marcada con 18 O. A intervalos de toma una muestra de la solución y se analiza la incorporación de 18 O. lo que indica que tanto la hidrólisis como la síntesis de ATP han tenido lugar varias veces durante la incubación

11. Probable complejo del periodo de transición para la síntesis e hidrólisis de ATP en la ATP sintasa . la subunidad  se muestra en verde;  en gris .los residuos cargados positivamente  -Arg 182 y  -Arg 176 coordi Probable complejo del periodo de transición para la síntesis e hidrólisis de ATP en la ATP sintasa . la subunidad  se muestra en verde;  en gris.los residuos cargados positivamente  -Arg 182 y  -Arg 176 coordinan dos oxígenos del intermediario fosfato pentacovalente ;  -Lys 135 interacciona con un tercer oxigeno y el ion Mg 2+ (esferas verdes) estabelcienda aun más el intermediario las esferas establecida aun así el intermediario. Las esferas azules representas el grupo saliente (salientes) aun mas en estas intersc tienen cono te resulta como resultado un rápido equilibrado de ATP y ADP y A DEP +p 1 en el sitio activa nan dos oxígenos del intermediario fosfato pentacovalente ;  -Lys 135 interacciona con un tercer oxigeno y el ion Mg 2+ (esferas verdes) estableciendo aun más el intermediario las esferas establecida aun así el intermediario. Las esferas azules representas el grupo saliente (salientes) aun mas en estas intersc tienen cono te resulta como resultado un rápido equilibrado de ATP y ADP y A DEP +p 1 en el sitio activa

12. La energía conservada en un gradiente de protones puede impulsar al transporte de solutos contra gradiente a través de una membrana

13. El ATP sintasa lleva a cabo catálisis rotacional en la que el flujo de protones a través de F hace q cada uno de los tres sitios de unión de nucleótidos de F 1 cicle desde la conformación que une (ADP + P i ) a la que une ATP y finalmente a la vacía

14. La proporción del ATP sintetizado por 1/2 O 2 reducido a agua H 2 O (la razón P/O) es unos 2,5 cuando los electrones entran en la cadena respiratoria en el complejo I y de 1,5 cuando los electrones entran en CoQ

15. La formación del ATP por enzima requiere poca energía; el papel de la fuerza protón-motriz es empujar el ATP fuera de su sitio de unión

16. La membrana mitocondrial interna es impermeable al NADH y al NAD - , pero se transportan equivalentes de NADH desde el citosol a la matriz por una de dos lanzaderas. Los equivalentes de NADH que se transporten del malatoaspartato entran en la cadena respiratoria por el complejo I dando una razón P/O de 2,5; los que se transportan por la lanzadera del glicerol 3-fosfato entran por el CoQ y dan una razón P/O de 1,5

17. REGULACIÓN DE LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

18. La tasa respiratoria (consumo de O2) en las mitocondrias está bajo una regulación precisa, está limitada generalmente por la disponibilidad de ADP como sustrato de la fosforilación . La dependencia de la velocidad de consumo de O2 con respecto a la concentración de ADP del aceptor de Pi, denominada control por aceptor de la respiración, puede ser espectacular. En algunos tejidos animales la razón del control por aceptor , la proporción de la velocidad máxima de consumo de O2 inducida por el ADP a la velocidad basal en ausencia de ADP, es al menos de 10. La Fosforilación oxidativa está regulada por las necesidades energéticas celulares

19. UNA PROTEINA INHIBIDORA IMPIDE LA HIDRÓLISIS DE ATP DURANTE LA ISQUEMIA Cuando una célula esta isquémica (privada de oxigeno), tal como sucede en un ataque de corazón o una embolia, cesa la transferencia de electrones al oxígeno y cesa también el bombeo de protones. La fuerza protón – motriz desaparece al cabo de poco. Esto no se produce gracias a un inhibidor proteico pequeño (84 aminoácidos), IF1, que simultáneamente a dos moléculas de ATP sintasa inhibiendo su actividad ATPasa. IF1 solo es inhibidor de forma dimerica, que está favoreciendo a un pH inferior a 6.5. En una célula sin oxígeno, la principal fuente de ATP es la glucolisis, con lo que los ácidos pirúvico o láctico así formados disminuyen en pH en el citosol y la matriz mitocondrial.

20. LAS MITOCONDRIAS DESACOPLADAS DEL TEJIDO ADIPOSO MARRON PRODUCE CALOR.

21. El resultado de este cortocircuito de protones es que la energía de oxidación no se conserva mediante la formación de ATP sino que se disipa en forma de calor, lo que contribuye al mantenimiento de la temperatura corporal del recién nacido. Los animales hibernantes también dependen de las mitocondrias desacopladas del tejido adiposo marrón para generar calor durante largos periodos de letargo.

22. GENES MITOCONDRIALES: LOS EFECTOS DE MUTACIONES Las mitocondrias contienen su propio genoma, una molécula circular de ADN de doble cadena. Cada una de las cientos o miles de mitocondrias de una célula tiene cinco copias de este genoma. Hay 37 genes (16 569 pares de bases) en el cromosoma mitocondrial humano, incluidos 13 que codifican proteínas de la cadena respiratoria: los restantes genes codifican moléculas de rRNA y tRNA esenciales para la maquinaria sintetizadora de proteínas de la mitocondria.

23. FOTOFOSFORILACIÓN La fotosíntesis es el proceso metabólico primario de las plantas y de hecho se considera el primario en la biosfera, es así debido a que permite utilizar la energía radiante del sol para transformarla en energía química de ATP, que es necesaria para la de carbohidratos y de hecho para el anabolismo en general. Esta capacidad solo la desarrollan las plantas ya que cuentan con células parenquimatosas clorofilianas , las cuales se encuentran en las hojas, partes verdes de tallos, flores y frutos verdes.

24. Fotofosforilacion (etapa i) En 1954, Arnon demostró que la incidencia de luz sobre cloroplastos, poseyendo estas cantidades suficientes de ADP y grupos fosfato, da lugar a la síntesis de ATP, siendo proporcional su cantidad al flujo electrónico inducido por luz. Como se ha mencionado este proceso depende de la luz, además al igual que la fosforilación oxidativa, requiere una membrana tilacoide intacta y puede desacoplarse del transporte electrónico, el cual es impulsado por la luz por compuesto tales como 2,4-dinitrofenol.

25. Fotosistema I : En este fotosistema un electrón es captado por una molécula aceptara de electrones, o aceptora primaria, el cual se desplaza a través de una serie de reacciones de tipo redox hasta llegar a la fijación del electrón a la coenzima NADP . Fotosistema II Este se encuentra en la membrana tilacoide de los cloroplastos, es una proteína intrínseca al igual que la cadena transportadora d electrones, además de ser el lugar donde el agua sufre una oxidación.

26. Reducción de CO2 Dentro de esta etapa encontramos el ciclo de Calvin- Benson , para el cual la fuente de energía para la ruta son el NADPH y el ATP producidos durante las reacciones de la fotosíntesis dependientes de la luz. e glucosa