Bioenergética II - Ciclo de Krebs y Fosforilación oxidativa- parte 2

ALL YOU NEED TO KNOWBY

BR. CARLOS PEDROZA

Unidad II

Universidad Central de VenezuelaFacultad de Medicina

Escuela “José María Vargas”Cátedra de Bioquímica

Br. Carlos Pedroza

BIOENERGÉTICACiclo de Krebs y Fosforilación

Oxidativa

Unidad II

BioenergéticaParte II

ALL YOU NEED TO KNOWBY

BR. CARLOS PEDROZA

Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza

DescarboxilaciónOxidativa del

Piruvato

Reacciones deOxidorreducción

Mitocondria- Generador de

energía -

Reacciones delCiclo de Krebs

Rendimiento deuna molécula de

Glucosa

Esquema

Transporte electrónico y Fosforilación

oxidativa


Fosforilación oxidativa

FosforilaciónOxidativa

“Culminación del metabolismo productor de energía de los organismos aeróbicos”

“Etapa final de la respiración celular

donde convergen todos los pasos oxidativos en

la degradación de glúcidos, grasas y

aminoácidos”

CTē“Serie de moléculas que

tienen por función transportar ē,

hidrógenos o iones hidruros, de forma secuencial desde

transportadores con E’º menor a

transportadores con mayor E’º”.

O2 H2OReducciónNADH+ y FADH2

ē

Teoría Quimiosmótic

a de Peter Mitchell


Ciclo de

Krebs

1

GlicólisisOxidaciónβ-oxidación

NADH++H+NADH++H+

FADH2

NADH++H+

NADH++H+

NADH++H+

NADH++H+

CTē

Respiración Celular

Etapa 3


Transporte electrónico y Fosforilación Oxidativa

Componentes Grupo prostéticoComplejo I → NADH

deshidrogenasa o NADH-ubiquinona oxidorreductasa

FMN, Fe-S

Complejo II → Succinato deshidrogenasa FAD, Fe-S

Ubiquinona → Coenzima Q o QComplejo III → Complejo

citocromo bc1 (Ubiquinona-citocromo c oxidorrreductasa)

Hemos

Citocromo c Hemo

Complejo IV → Citocromo oxidasaHemos

CuA, CuB



Grupos Prostéticos de los Componentes de la CTē

Flavoproteínas

Proteínas Ferrosulfuradas

Citocromos

FAD y FMN

Centros Ferrosulfurados

Grupos Hemos



Grupos Prostéticos de los Componentes de la CTēDinucleótido de flavina y adenina y Mononucleótido

de flavina



Grupos Prostéticos de los Componentes de la CTēCentros ferrosulfurados

Fe-S 2Fe-2S 4Fe-4S



Grupos Prostéticos de los Componentes de la CTēGrupos Hemos


Componentes de la Cadena Transportadora de Electrones

Componentes Masa (kDa)

Número de Subunidades

Grupos Prostéticos

Complejo INADH deshidrogenasa

NADH-ubiquinona oxidorreductasa

850 43(14) FMN, 9 Fe-S

Complejo IISuccinato deshidrogenasa 140 4

FAD, 3 Fe-SCitocromo

b560,

Ubiquinona ~0,8

Complejo IIIUbiquinona-citocromo c

oxidorreductasaComplejo citocromo bc1

250 11Citocromos

bH, bL y c1, Fe-SRieske

Citocromo c 13 1 Hemo

Complejo IVCitocromo oxidasa 160 13(3-4)

Citocromos a y a3,

CuA, CuB



Complejo I - NADH deshidrogenasa ó NADH-ubiquinona oxidorreductasa

NADH + CoQ + 5H+N → NAD+ + CoQH2 + 4H+

P



Complejo II - Succinato deshidrogenasa

Succinato + CoQ → Fumarato + CoQH2



Ubiquinona - Coenzima Q

CoQ + 2H+ ↔ CoQH▪ + H+ ↔ CoQH2



Complejo III - Ubiquinona-citocromo c oxidorreductasa

CoQH2 + 2Cit c+++ + 2H+N → CoQ + 2Cit c++ + 4H+

P



Citocromo c

Cit c+++ + ē ↔ Cit c++



Complejo IV - Citocromo oxidasa

4Cit c++ + 4H+N + ½O2 → 4Cit c+++ + 2H2O + 2H+

P


Reacciones de la Cadena Transportadora de Electrones

NADH + CoQ + 5H+N → NAD+ + CoQH2 + 4H+

P

Succinato + CoQ → Fumarato + CoQH2

CoQH2 + 2Cit c+++ + 2H+N → CoQ + 2Cit c++

+ 4H+P

4Cit c++ + 4H+N + O2 → 4Cit c+++ + 2H2O

+ 4H+P

Complejo I

Complejo II

Complejo III

Complejo IV 4Cit c++ + 4H+

N + ½O2 → 4Cit c+++ + 2H2O + 2H+

P


Reacciones de la Cadena Transportadora de Electrones

O2

Reducción del O2O2

- O22- 2H2O

RadicalSuperóxido

RadicalPeróxido2e- 2

e-

4H+

Detoxificación de OxidantesO2 +

2H+

H2O2 + 2H+

H2O2

2H2O + O2

Superóxido Mutasa

Catalasa


Reacciones de la Cadena Transportadora de Electrones2m

dc.c

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illera

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Ed

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rgB

ajo

licencia

pública

de C

reativ

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Com

mons

ANIMACIÓN!CTE


Naturaleza de las Reacciones de la CTē


Mixotiazol

Antimicina A1

RotenonaAmital

Piericidina A

Antimicina AMixotiazol

Cianuro (CN-)Monóxido de carbono

(CO)

Inhibidores de la CTē

Complejo I Complejo III Complejo IV

Piericidina A

Amital

Rotenona Cianuro

Monóxido de Carbono


Inhibidores de la CTē


Fosforilación Oxidativa

Teoría QuimiosmóticaLos H+ transferidos al espacio

intermembrana generan una energía potencial electroquímica → Fuerza protón-motriz. Posee dos componentes:

●Químico → Diferencia entre la [H+] de la matriz y el espacio intermembrana

●Eléctrico → Diferencia de cargas entre la matriz (H+) y el espacio intermembrana (OH-)

1978Peter Dennis

Mitchell

“For his contribution to the understanding of biological energy transfer through the

formulation of the chemiosmotic theory”

“Existe un acoplamiento entre el transporte de ē y la síntesis

de ATP”


Fosforilación Oxidativa

1997Paul D. Boyer & John

E. Walker

“For their elucidation of the enzymatic mechanism

underlying the synthesis of adenosine triphosphate (ATP)”

Humberto Fernández-Moran Villalobos

18/02/1924 –17/03/1999Médico, biofísico, citobiólogo, neurólogo

e innovador de las técnicas de microscopía electrónica.

Bioquímica, citobiología, criobiología, endocrinología, física de bajas

temperaturas, genética, neurofisiología, ultraestructura celular, virología y otras

disciplinas.

Fernández-Morán particle

Cell Biology, a particle on the inner face on the mitochondrial inner membrane that plays a role in the proton ATPase complexes.


ATP sintasa


Subunidad Fo


Subunidad Fo

José Á

vila

Disco

duro

virtu

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Tecn

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Info

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Laguna,

Tenerife

, Esp

aña.


Subunidad F1


ATP sintetasa


Funcionamiento de la ATP sintasa


Funcionamiento de la ATP sintasaP

rof. Jo

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L.G

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St.O

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ANIMACIÓN!ATPasa1


Funcionamiento de la ATP sintasaA

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Cása

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oru

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Esp

aña)

ANIMACIÓN!ATPasa2


Experimentos que comprueban el acoplamiento

Experimento 1Materiales

●Buffer (medio tamponado)●Mitocondrias●ADP + Pi●Succinato●CianuroElectrodo de O2

Tomar muestras para determinar la presencia de ATP


O2 consumidoATP sintetizado

Tiempo




Experimento 2Materiales

●Buffer (medio tamponado)●Mitocondrias●ADP + Pi y Succinato●Venturicidina u oligomicina●DNP ó FCCP

Electrodo de O2

Tomar muestras para determinar la presencia de ATP


Tiempo

O2 consumidoATP sintetizado



ATP SintasaP

rof. Jo

hn

L.G

ian

nin

iB

iolo

gy D

epartm

ent -

St.O

laf C

olle

ge

ANIMACIÓN!ATPasa3


DescarboxilaciónOxidativa del

Piruvato

Reacciones deOxidorreducción

Mitocondria- Generador de

energía -

Reacciones delCiclo de Krebs

Transporte electrónico y Fosforilación

oxidativa

Esquema

Rendimiento deuna molécula de

Glucosa


Rendimiento energético de una molécula de Glucosa


Rendimiento energético de una molécula de GlucosaLanzadera del Malato-Aspartato


Rendimiento energético de una molécula de GlucosaLanzadera del Glicerol-3-P


Lanzaderas

Lanzadera del Malato-Aspartato NADH+ → NADH+

Lanzadera del Glicerol-3-P NADH+ → FADH2

Rendimiento energético de una molécula de GlucosaLanzaderas del Malato-Aspartato y del Glicerol-3-P

2NADH+ →

5ATP

2FADH2 → 3ATP


Rendimiento energético de una molécula de Glucosa


Rendimiento energético de una molécula de Glucosa2m

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ativ

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ANIMACIÓN!Rendimiento energético


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