C1 bioqca

• Metabolismo intermediario


  Las rutas catabólicas son oxidativas

  
• Reacciones de oxido-reducción


  Se utilizan como cofactor NAD y FAD

  
• Cadena respiratoria mitocondrial


  1. Equivalentes reducidos ingresan

  2. En presencia de oxígeno pueden sintetizar ATP

  3. ATP se utiliza en trabajo celular

  
• Reacciones de fosforilación


  1. Producen Pi y ADP

  2. Producen PPi y AMP
• PPi


  En presencia de pirofosfatasa, puede generar ADP
• Mitocondria


  1. Piruvato pierde un carbono como CO2 y forma Acetil CoA

  2. Acetil CoA ingresa al ciclo de Krebs
• Reacciones del ciclo de Krebs que generan NADH

  • Isocitrato → α-cetoglutarato
  • α-cetoglutarato → succinil CoA
  • Malato → oxalacetato

  
• Reacción catalizada por deshidrogenasa del succinato a fumarato genera FADH2

  
• Generación de equivalentes reducidos

  • Citosol: 2 NADH
  • Mitocondria: 2 NADH de piruvato a Acetil CoA
  • Mitocondria: 2 NADH y 2 FADH2 en ciclo de Krebs

  
• En total se forman 10 moléculas de NADH y 2 FADH2

  
• Cadena transportadora de electrones

  1. Equivalentes reducidos transfieren electrones hasta el oxígeno

  2. Genera gradiente de protones entre matriz y espacio intermembrana

  
• En total se forman 38 moléculas de ATP
• Cadena respiratoria mitocondrial


  Sistema inmerso en la bicapa lipídica de la membrana mitocondrial interna, compuesto por cuatro complejos enzimáticos multiprotéicos y dos transportadores de electrones móviles

  
• Componentes proteicos de la cadena respiratoria mitocondrial

  • Complejo I (45 subunidades)
  • Complejo II (4 subunidades)
  • Complejo III (11 subunidades)
  • Complejo IV (13 subunidades)
• Componentes no proteicos de la cadena respiratoria mitocondrial

  • Nucleótidos de piridina (NAD)
  • Nucleótidos de flavina (FMN y FAD)
  • Ubiquinona o Coenzima Q
• NAD+


  Deriva de la vitamina niacina, es coenzima de varias deshidrogenasas, se reduce aceptando 2e- en forma de ión hidruro (H+)

  
• FMN y FAD


  Derivan de la vitamina riboflavina, son coenzimas de varias deshidrogenasas, se reducen aceptando 2e- y 2 protones en forma de dos átomos de hidrógeno
• Ubiquinona o coenzima Q


  Transportador móvil de electrones, su reducción completa (QH2) requiere 2 e- y 2 H+ en 2 pasos, el intermediario es un radical semiquinona (QH)

  
• Citocromo C

  Proteína que forma parte de los complejos de la cadena respiratoria, su grupo hemo está unido covalentemente a través de residuos de cisteínas, el estado de oxidación del hierro varía de +3 a +2
• Citocromos a, a3 y b

  Otros componentes de las unidades de los complejos de la cadena transportadora de electrones, sus grupos hemo están unidos de manera no covalente a sus proteínas, el estado de oxidación del átomo de hierro oscila entre Fe+3 y Fe+2

  
• Grupos prostéticos de los diferentes complejos de la cadena respiratoria

  • Complejos I, II, III tienen proteínas con centro hierro azufre
  • Complejos III, IV y Citocromo c tienen grupos hemo
  • Complejo I tiene FMN
  • Complejo II tiene FAD
• Transferencia de electrones en el complejo I

  1. Pasan a la flavina mononucleótido (FMN)

  2. Luego al centro hierro-azufre (FeS)

  3. Finalmente al CoQ

  
• Transferencia de electrones desde el CoQ

  1. Pasan al complejo III

  2. Van a un centro hierro-azufre (FeS)

  3. Luego al citocromo C1

  4. Finalmente al citocromo C

  
• Transferencia de electrones en el complejo IV


  1. Pasan al citocromo a

  2. Al citocromo a3

  3. Enseguida son transferidos al oxígeno
• Transferencia de electrones en el complejo II

  1. Succinato transfiere sus electrones a la flavin adenin dinucleótido (FAD)

  2. Luego a un centro hierro-azufre

  3. Finalmente al CoQ

  
• En el complejo II no hay transferencia de protones
• Transferencia de electrones en la cadena respiratoria

  1. Parten del NADH

  2. Pasan a la FMN

  3. Luego al CoQ oxidándose

  4. El CoQ reduce al citocromo b

  5. El citocromo b transfiere sus electrones al citocromo c oxidándose

  6. Citocromo c transfiere sus electrones al citocromo a oxidándose

  7. Finalmente el oxígeno acepta los electrones para formar agua
• Potencial de reducción estándar

  Valor del potencial de reducción de NAD a NADH: -0,320 V
• Fosforilación oxidativa


  Síntesis de ATP acoplada a la cadena respiratoria mitocondrial

  
• Cadena respiratoria


  1. Transferencia de electrones del NADH y FADH2 al oxígeno

  2. Genera movimiento de protones desde la matriz al espacio intermembrana

  3. Produce diferencia de pH y potencial de membrana

  4. Genera diferencia de potencial electroquímico

  5. Energía que permite la síntesis de ATP en el complejo V: la ATPsintasa

  
• Complejo V: ATPsintasa


  • Unidad catalítica F1: 3α + 3β + γ +δ +ε
  • Bomba de protones Fo: 10 subunidades "c" y una subunidad "a"
  • F1 y Fo están conectados por el tallo γ-ε y por una columna externa formada por b2 y δ
• Transportador de nucleótidos de Adenina

  Transporta ADP a la matriz mitocondrial y ATP hacia el espacio intermembrana

  
• Transportador de fosfatos


  Transporta H+ y H2PO4- a la matriz
• Cuando ingresa NADH al complejo I se transfieren 10H+ (10H+/ 4H+= 2,5 ATP)
• Consideraciones energéticas


  • La síntesis de ATP requiere 52 KJ/mol
  • La transferencia de electrones del NADH al oxígeno produce -220 KJ/mol, lo que permite producir 2,5 moléculas de ATP
  • La transferencia de electrones del FADH2 al oxígeno produce -152 KJ/mol, lo que permite producir 1,5 moléculas de ATP

  
• Posibles reguladores de la fosforilación oxidativa


  • Actividad de los transportadores de sustratos, Pi y trasportador ADP/ATP
  • Actividad de la citocromo-c oxidasa (13 Subunidades)

  
• Regulación por el potencial de fosforilación

  • A medida que aumenta el poder fosforilante, la actividad de la enzima disminuye
  • La enzima tiene un sitio de unión para ATP, el cual se une a la subunidad IV y es un regulador alostérico negativo
  • El ADP se une a la subunidad IV en un sitio que actúa como regulador alostérico positivo
  • Las hormonas tiroideas se unen a la subunidad Va y desplazan el ATP de la subunidad IV
• El paso limitante en la fosforilación oxidativa es la síntesis de ATP
• Flujo de protones


  • Velocidad máxima de 7 U/mg (unidades por miligramo de proteína)
• Síntesis de ATP


  • Velocidad máxima de 2 U/mg