BOLILLA 2- 1° parte
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BOLILLA 2- 1° parte
• BIOENERGETICA• TRANSPORTE ELECTRONICO y
FOSFORILACION OXIDATIVA• Cadena Respiratoria. Complejos. Inhibidores y
desacoplantes. Síntesis de ATP. Translocasas• OTROS SISTEMAS DE TRANSPORTE:
Sistema Microsomal. Oxigenasas.Catalasas• Formacion de species reactivas del oxígeno:
Radicales libres. Sistemas de protección
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Lípidos
ACIDOS GRASOS
Hidratos de carbono
GLUCOSA
Proteínas
AMINOACIDOS
OXIDACION
Compuestos con uniones
ricas en energía
NADH
FADH2
ATP
O2
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Adenosina Trifosfato (ATP)
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Energía de Hidrólisis de los Compuestos de elevada Energía
• ATP Go’= - 30,5 kj/mol
Gp= - 50-65 kJ/mol O O O
-O-P-O-P-O -P-O-Ribosa-Adenina
O- O- O-
Mg MgATP2-
װ װ
ו ו
ו ו
װ
ו
3- O
O P O
O
ו ו
ו
ו AMP + PPi
2 Pi
Activación de Acidos grasosPolimerización de ARN ó ADN (desioxi)
Activación de AminoácidosQuimioluminiscencia
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CH2
C – O – PO3
COO-
Fosfoenolpiruvato
Go’ = - 61,9 kJ/mol
װ
ו
ו
OC
O – PO3
C H2
C-O-PO3
H2
1,3-BisfosfogliceratoG o’= - 49,3 kJ/mol
װ
וו
ו
O CH2
-O – P – NH – C –N – CH3
O- NH2
Fosfocreatina
Go’ = - 43,0 kJ/mol
װ
ו װ
ו CH3
O
C - SCoA
Acetil-CoA
Go’ = - 32,2 kJ/mol
ו
װ
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OXIDORREDUCTASAS (DESHIDROGENASAS)
• Deshidrogenasas ligadas a NAD ó nicotinamídicas
AH2 + NAD+ A + NADH + H+
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REACCION DE REDUCCION DE NAD+
R │
│H
+
:H- (ion hidruro)
..
H H
+ H+
│R
NAD OXIDADO NAD REDUCIDO
Ani
llo d
e ni
cotin
amid
a
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Deshidrogenasas ligadas a FAD ó a FMN
AH2 + FAD (FMN) A + FADH2 +(FMNH2)
El FAD tiene además un nucleótido de adenina unido al fosfato
P-Ribosa-Adenina
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FLAVINA
.
H
+-
R
R
H
H
e- + H+
Anillo isoaloxacina
R
e- + H+
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MECANISMOS DE SINTESIS DE ATP
• FOSFORILACION A NIVEL DE SUSTRATO
• FOSFORILACION OXIDATIVA
CADENA RESPIRATORIA
HIDRÓLISIS DE UNA UNION DE ALTA ENERGIA
O2
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Destino de los equivalentes de reducción
C. de Krebs
Memb.interna
Espacio intermemb.
Memb.interna
Memb.externa
Crestas
mitoc.
Matriz
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CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO
• Los componentes de la cadena se encuentran en la membrana mitocondrial interna.
• Reciben equivalentes de reducción de NADH Y FADH2 producidos en la matriz.
• Los componentes se encuentran ordenados en orden creciente de sus potenciales de reducción.
• El aceptor final de electrones es el oxígeno.
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Potenciales de reducción estándar
2 H+ + 2 e- → H2 -0.42 V NAD+ + H+ + 2 e- → NADH -0.32 V S + 2 H+ + 2 e- → H2S -0.23 V FAD + 2 H+ + 2 e- → FADH2 -0.22 V Acetaldehído + 2 H+ + 2 e- → etanol -0.20 V Piruvato + 2 H+ + 2 e- → lactato -0.19 V Cu+ → Cu2+ + e- -0.16 V Citocromo b (Fe3+) + e- → citocromo b (Fe2+) + 0.075 V Citocromo c1 (Fe3+) + e- → citocromo c1 (Fe2+) + 0.22 V Citocromo c (Fe3+) + e- → citocromo c (Fe2+) + 0.235 V Citocromo a (Fe3+) + e- → citocromo a (Fe2+) + 0.29 V Fe3+ + e- → Fe2+ + 0.77 V ½ O2 + 2 H+ + 2 e- → H2O + 0.82 V
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COMPONENTES DE LA CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO
• FLAVOPROTEINAS: FMN ó FAD: Transportan 2 e- y 2 H+
• PROTEINAS FERROSULFURADAS: transportan e- (Fe+
++ Fe++)
• COENZIMA Q ó UBIQUINONA: Quinona isoprenoide no proteica.Transporta 1 e- y libera 2 H+ a la matriz.
• CITOCROMOS b, c, c1, a, a3: Proteínas que contienen un grupo hemo. Transportan 1 e-
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REACCION DE LA UBIQUINONA
R
Ubiquinona (UQ)
e- + H+
Radical semiquinona
R
H
R
H
H
Ubiquinol (UQH2)
e- + H+
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Estructura de los citocromos
Hemo A (Citocromo a y a3)
Estructura general de citocromo c y c1
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Complejos de la Cadena de transporte electrónico-Citocromo c
Complejo enzimático Grupos prostéticos
Complejo I (NADH deshidrogenasa) FMN, FeS
Complejo II(succinato deshidrogenasa) FAD,FeS
Complejo III (citocromo bc1) Hemo, FeS
Citocromo c Hemo
Complejo IV (citocromo oxidasa) Hemo, Cu
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Cit.b /Centro Fe-S/ Cit c1
Coenzima Q
Fe/Cu
Fe/Cu
O2
IV
FAD
Fe-SII
Complejo III
CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA
Complejo IV
CITOCROMO OXIDASA
Cit.a
Cit a3
Cit.cFeFe-SFe Fe Fe
III
Fumarato
Succinato
Complejo II
SUCCINATO DESHIDROGENASA
NADH
FMN
Fe-SI
NAD+
e-
Complejo I
NAD UBIQUINONA REDUCTASA
e-
H2O
e-
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REACCIONES DEL COMPLEJO I
NADH + H+ NAD+ + 2 e- + H+ (Eo= - 0,32 V)
FMN + 2 e- + 2 H+ FMNH2 (Eo= - 0,22 V)
NADH + H+ + FMN → FMNH2 + NAD+
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Reacciones que proveen de NADH a la cadena respiratoria
• Piruvato deshidrogenasa
• Isocitrato deshidrogenasa
• Malato deshidrogenasa
• -cetoglutarato deshidrogenasa
Sustrato + NAD+ Producto + NADH + H CR
CICLO DE KREBS
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Camino de los equivalentes de reducción en el Complejo I
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COMPLEJO II
• Succinato-coenzima Q oxidorreductasa• Coenzima: FAD• Proteínas ferrosulfuradas• Transfiere equivalentes de reducción desde
succinato a la coenzima Q
Succinato + E-FAD Fumarato + E-FADH2
E-FADH2 + Prot-Fe+++ E-FAD + Prot-Fe++
Prot-Fe++ + CoQ Prot-Fe+++ + CoQH2
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Deshidrogenasas que entregan electrones a la Ubiquinona
• Acil-CoA deshidrogenasa
• Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa
FADH2 ETFP CoQ
ETFP-ubiquinona oxidorreductasa
FADH2 CoQ
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CAMINO DE LOS ELECTRONES desde el COMPLEJO III al O2
CoQH2
CoQ
Cit.b566
Fe+++ Fe++Fe++ Fe+++ Fe+++
Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++
Fe++½ O2 + H+
H2O
Cit.b562
Fe-SCit.c1
Cit.c
Cit.a.a3
Complejo IVComplejo III
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![Page 27: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/27.jpg)
SINTESIS DE ATP TEORIA QUIMIOSMOTICA
MATRIZ
ESPACIO INTERMEMBRANA
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TRANSLOCACION DE PROTONES Y SINTESIS DE ATP
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POSTULADOS DE LA TEORIA QUIMIOSMOTICA
• Membrana mitocondrial impermeable a protones• Expulsion de H+ durante el transporte de electrones • Formación de un gradiente electroquímico (H+ y
cargas positivas)• El pasaje de los H+ a través de Fo activan la ATP
sintasa
-NAD+ y ferrosulfoproteínas-Flavoproteína y citocromo b-Coerzima Q y citocromos c y a-a3
![Page 30: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/30.jpg)
Esquema translocasa ADP-ATP y transportador de Pi.
Mitocondria
Citosol
Membrana mitocondrial
interna
ADP ATP Pi
ADP ATP Pi
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INHIBIDORES
• Inhibidores del transporte electrónico Inhiben solamente el transporte de e-
• Inhibidores de la fosforilación Inhiben la síntesis de ATP , indirectamente eel
transporte de e-
• Desacoplantes Impiden la síntesis de ATP pero no inhiben el
transporte de electrones• Inhibidores de la translocasa Inhiben la entrada de ADP y la salida de ATP
desde la mitocondria
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ACCION DE INHIBIDORES
Aceptores artificales de electrones
Azul de metileno
2,6 diclorofenol indofenol
Ferricanuro
Tetrametil p-fenilendiamina
Rotenona (insecticida)
Amital (barbitúrico)
Inhiben Fe-S/CoQ
Antimicina A (antibiótico)
bloquean citb/citc1
CN-
CO
Inhiben la citocromo oxidasa
NADH FMN Fe-S CoQ cyt b Fe-S cit c1 citc cit a cit a3 O2
(-0.32) (+0.82)
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INHIBIDORES DE LA FOSFORILACIÓN
• Oligomicina: Bloquea el flujo de protones a través de Fo.
• Se inhibe la síntesis de ATP
• Se acumulan protones y se produce una fuerza inversa deteniéndose el transporte de electrones.
![Page 34: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/34.jpg)
DESACOPLANTES
Actúan como ionóforos eliminando el gradiente de protones.
+ H+
O-
2,4 Dinitrofenol (DNP)Forma protonada que atraviesa la membrana
![Page 35: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/35.jpg)
Relacion P/O en presencia de Inhibidores
• Sustrato: NADH
Sin Inhibidor
P/O = 3/1
c/Inh. del COMPLEJO II
c/Inh. del COMPLEJO I
C/ DESACOPLANTES
e- e- e-
P/O = 0
P/O = 3/1
P/O = 0/1
e- e- e- (Q al O2)
e- e- e-
e- e- e- e- e- e- e- e- e- (Q al O2)
c/Inh. del COMPLEJO II
c/Inh. del COMPLEJO I
C/ DESACOPLANTES
c/Inh. del COMPLEJO II
c/Inh. del COMPLEJO I
Sin Inhibidor
C/ DESACOPLANTES
c/Inh. del COMPLEJO II
c/Inh. del COMPLEJO I
![Page 36: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/36.jpg)
• Sustrato: FADH2
P/O = 2
c/Inh. del COMPLEJO I
P/O = 2
P/O = 0
C/ DESACOPLANTES
P/O = 0
Sin Inhibidor
e- e- e- c/Inh. del
COMPLEJO II
e- e- e- (Q al O2)
e- e- e- (Q al O2)
e- e- e- e- e- e- e- e- e- (Q al O2)
c/Inh. del COMPLEJO I
c/Inh. del COMPLEJO II
C/ DESACOPLANTES
c/Inh. del COMPLEJO I
c/Inh. del COMPLEJO II
Sin Inhibidor
C/ DESACOPLANTES
c/Inh. del COMPLEJO I
c/Inh. del COMPLEJO II
![Page 37: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/37.jpg)
Oxidaciones alternativas de transporte de electrones en plantas
NAD(P)H Deshidrogenasa
alternativa
NADH deshidrogenasa
Ubiquinonaoxidasa
O2
NADH
Calor
UQ
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![Page 39: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/39.jpg)
Funciones fisiologicas
• Producción de calor en algunas especies vegetales como por ej. Araceae species en un etapa anterior a la polinización para producción de compuestos aromáticos que atraen a los polinizadores.
• Es activa durante períodos de altas velocidades de oxidación de sustratos para evitar la producción de radicales libres.(Esqueletos carbonados C.Krebs)
• Es activa en situaciones de estrés (sequia, temperaturas extremas, tóxicos presentes en el suelo, falta de Pi, patógenos)( en estas situaciones disminuye la velocidad de la cadena respiratoria normal)
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ESPECIES REACTIVAS DEL OXIGENO
• O2
• O2.-
• H2O2
• OH.-
• Oxígeno Molecular
• Radical Superóxido
• Peróxido de Hidrógeno
• Radical Hidroxilo
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Eliminacion de EROS
• ENZIMAS ANTIOXIDANTES
• SUSTANCIAS QUIMICAS ANTIOXIDANTES
•Ascorbato
•Vitamina E
•Beta-caroteno
•GPx
•SOD
•Catalasa
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2 O2.- + 2 H+
H2O2 + O2
Enzimas antioxidantes
CATALASA
GLUTATION PEROXIDASA
2 H2O2 2H2O + O2
2 GSH + H2O2 GSSG + 2H2O
SUPEROXIDO DISMUTASA
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OXIDASAS Y OXIGENASAS
• Localización: Microsomas y peroxisomas
• No asociados a la producción de ATP
• Usan O2 como sustrato
OXIDASAS
OXIGENASAS
No incorporan O2
Oxid.
MONOXIGENASAS
DIOXIGENASAS
Incorporan un átomo del O2
Incorporan los 2 átomos del O2
![Page 44: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/44.jpg)
OXIDASAS
• Oxidación peroxisómica de ácidos grasos
• Citocromo oxidasa
Flavoproteína: FADH2 FAD y O2 H2O2
Hemoproteína: Fe++ Fe+++ y O2 H2O
![Page 45: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/45.jpg)
MONOOXIGENASAS u OXIGENASAS DE FUNCION MIXTA ó HIDROXILASAS
• AH + BH2 + O=O A-OH + B + H2O
1 O se incorpora al sustrato y el otro O forma agua
Sustrato principal Co-Sustrato NADH, NADPH, FMNH2,
FADH2, BH4
CITOCROMO P-450
Hidroxilación de esteroides
Hidroxilación de fármacos
Hidroxilación de xenobióticos
CITOCROMO b5 Desaturación de ácidos grasos
![Page 46: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/46.jpg)
ESQUEMA DE REACCION Y UBICACIÓN CELULAR DEL CITOCROMO 450
CY P450H-OH
O2RH
R-OH
CITOPLASMA
MEMBRANA RETICULO ENDOPLASMICO
NADPH
NADP+
![Page 47: BOLILLA 2- 1° parte](https://reader035.fdocumento.com/reader035/viewer/2022062500/56814f66550346895dbd1c19/html5/thumbnails/47.jpg)
Esquema de reacción donde interviene un Citocromo P450
NADPH
NADP+
CytP450 (oxid)CytP450 (red)
Sustrato Sustrato hidroxilado
O2 H2O
Citocromo P-450Reductasa
(Fe-S)
Citocromo P-450reducido
RH
ROH
O2
H2O
Oxidado
Reducido
Reducido
Oxidado