CADENA DE TRANSPORTE DE

ELECTRONES

MPSS Castillo Vázquez Jócelin Irais.

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Medicina

OBJETIVOS:

1. Definirá el concepto de óxidoreducción, par

redox y potencial de óxido-reducción.

2. Conocerá los complejos de la cadena de

transporte de electrones.

3. Identificará los alimentadores de la vía, así

como su sitio de entrada a ésta y el último

aceptor de los electrones.

OBJETIVOS.

4. Señalará el sitio de acción de los siguientes inhibidores

de la cadena respiratoria: amital, rotenona, antimicina,

cianuro, NaN3, CO y H2S.

5. Identificará los sistemas de transporte de los

equivalentes reductores a la mitocondria (lanzadera malato

aspartato y glicerol 3 fosfato).

6. Conocerá algunos ejemplos de alteraciones en los

componentes mitocondriales, relacionados con los

siguientes padecimientos: MELAS, LHON, MILS.

CONCEPTO OXIDO-REDUCCIÓN.

PAR REDOX.

Un ion que se: Oxida Reduce

Cede electrones Aumenta su número de oxidación

Es un agente reductor

Acepta electrones Disminuye su número de oxidación

Es un agente oxidante

POTENCIAL DE OXIDO REDUCCIÓN.

EN RESUMEN:

• Todos los elementos químicos en función de su configuración electrónica pueden ceder electrones y quedar con carga positiva o ganar electrones y cargarse negativamente.

• Cuando un elemento cede un electrón se dice que se oxida mientras que cuando lo gana se dice que se reduce.

• Para que un elemento pueda oxidarse es necesario que exista un aceptor de ese electrón, otro elemento que se reduce.

• Los elementos que presentan gran facilidad para ceder electrones y oxidarse se les conoce como reductores, cuyo patrón es el hidrógeno.

• Los elementos proclives a ganar electrones y reducirse se les conoce como oxidantes, cuyo prototipo es el oxígeno de donde se deriva el nombre del proceso.

• El conjunto de un oxidante y un reductor es lo que se conoce como un sistema redox. Entre ambos elementos existe una transferencia de que genera una corriente eléctrica, marcada por una diferencia de entre ambos.

CASO CLÍNICO.

Se recibe en Urgencias a paciente femenino de aprox. 24 años de edad, encontrada en el asiento posterior de un carro. Es traída por su vecino quien la encuentra inconsciente, convulsionando y acompañada de su pareja quien padece el mismo cuadro.

2. CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES. (CTE)

¿Qué es? ¿Dónde se encuentra?

¿De donde proceden las coenzimas?

Donador y aceptor y

transportadores de electrones.

¿Qué procesos genera?

2. LOCALIZACIÓN DE LA CTE.

Espacio

intermembrana

Lado de la

matríz

COMPLEJOS FORMADORES DE LA CTE.

Complejos

enzimáticos.

Nombre

Grupos

prostéticos.

Complejo I NADH deshidrogenasa FMN, FeS

Complejo II Succinato deshidrogenasa FAD, FeS

Complejo III Complejo citocromo bc1 Hem, FeS

Citocromo c Hem

Complejo IV Citocromo oxidasa Hem, Cu

PROTEÍNAS FIERRO - AZUFRE

***Proteínas

sulfuradas de

Rieske.

COMPLEJOS FORMADORES DE LA CTE.

TRANSFERENCIA DE LOS ELECTRONES A TRAVÉS DEL

COMPLEJO I.

NADH + 5H+N + Q NAD+ +QH2 + 4H+

P

XP: membrana

interna.

XN: matríz.

REACCIONES DE OXIDO REDUCCIÓN DE LA

COENZIMA Q.

VÍA DE LOS ELECTRONES DESDE EL SUCCINATO, G3P

Y ÁCIDOS GRASOS HASTA LA UQ.

ESTRUCTURA DEL COMPLEJO III

TRANSPORTE DE ELECTRONES A TRAVÉS

DEL COMPLEJO III.

TRANSPORTE DE ELECTRONES A TRAVÉS

DEL COMPLEJO IV.

CONCLUSIONES:

La energía de la transferencia de electrones se conserva eficientemente en un gradiente de protones.

La transferencia de dos electrones desde el NADH hasta el O2 molecular se puede expresar asi:

NADH + H+ + ½ O2 NAD+ + H2O

Por cada par de electrones transferidos al O2:

el complejo I bombea: 4 protones

el complejo III bombea: 4 protones

el complejo IV bombea: 2 protones.

NADH + 11H+N + ½ O2 NAD+ + 10H+

P + H20

LA CADENA TRANSPORTADORA DE

ELECTRONES HOY EN DÍA.

CUADRO CLÍNICO.

A la exploración física se encuentra: FC: 50 lpm; FR: 10 rpm TA: 70/50 Temp: 36.5º

Inconsciente, letárgica, coloración rosada en piel y tegumentos, pupilas midriáticas, reflejos abolidos.

¿Cuál es su diagnóstico presuntivo? ¿Cómo explicaría los síntomas? ¿Qué complejo de la CTE esta inhibido?

3. ALIMENTADORES DE LA CTE.

3. ALIMENTADORES DE LA VÍA.

LANZADERA MALATO – ASPARTATO.

Hígado, rinón y corazón.

LANZADERA GLICEROL 3 FOSFATO.

Músculo esquelético y cerebro.

4. INHIBIDORES DE LA CTE.

AMITAL.

TIOPENTAL SÓDICO:

•Barbitúrico de acción ultracorta.

•Impide la transferecia electrónica desde un centro Fe-S a la ubiquinona.

•Efectos adversos.

ROTENONA.

* Insecticida. * Impide la transferencia electrónica desde un centro Fe-S a la ubiquinona * Polvo cristalizado, color blanco, inodoro, insoluble en agua

ANTIMICINA.

• Antibiótico.

• Steptomyces griseus.

• Bloquea la transferencia electrónica desde el Citocromo b al citocromo c1

INTOXICACIÓN DE CIANURO.

CIANURO.

Toxicidad.

• En la naturaleza/ industria.

• Inhibe a la citocromo oxidasa/ Afecta a todos los complejos.

NAN3: AZIDA DE SODIO.

Sal que generalmente se emplea como generador de gas nitrógeno en la fabricación de airbags/ agentes selectivos de medios de cultivo/ mutagénesis.

Inhibe a la citocromo c oxidasa.

H2S: ACIDO SULFHÍDRICO.

Gas incoloro, inflamable y tóxico.

•Petróleo, gases volcánicos y manantiales de aguas termales

•Toxicidad.

CO: MONOXIDO DE CARBONO

Fuentes: gasolina, keroseno, carbón, petróleo, tabaco o madera.

Inhibe a la citocromo oxidasa/ Mayor afinidad por el oxígeno.

Se dan medidas de soporte, se coloca O2 a 5 lt/ min.

Se le realiza una gasometría.

¿Cómo esperaría encontrar los parámetros gasométricos? 1. pH 2. CO2 3. Sat de O2

Caso clínico.

CUADRO CLÍNICO.

A pesar de las medidas empleadas la paciente fallece.

En el estudio posmortem se encuentra:

Coloración rosada y livideces paradójicas, la coloración de la sangre se describe como “rojo carmín” y rigor mortis prematuro. ¿Cuál es la explicación de estas maniefestaciones?

ALTERACIONES EN LOS

COMPONENTES

MITOCONDRIALES.

Cuadros clínicos de integración Bioquímica.

MELAS.

• Encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y episodios parecidos a un accidente cerebrovascular

Definición

• Mutaciones en el gen MT-TL1

• cambio de nucleótido de A-G

Etiología.

• Migraña, vómitos, demencia, epilepsia, sordera, cardiomiopatía, y miopatía, intolerancia al ejercicio.

Cuadro Clínico:

• Individualizado para cada manifestación.

Tratamiento:

NEUROPATÍA ÓPTICA HEREDITARIA DE LEBER (LHON)

• Enfermedad mitocondrial neurodegenerativa que afecta al nervio óptico

Definición

• Prevalencia: 1/15.000 - 1/50.000 en todo el mundo

• Entre 18-30 años.

• Genes MT-ND1, MT-ND4 y MT-ND6 del complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial.

Epidemiología y genética.

NEUROPATÍA ÓPTICA HEREDITARIA DE LEBER (LHON)

•Pérdida de visión súbita o subaguda, indolora.

•Afecta a ambos ojos simultáneamente o de forma secuencial

•Generalmente reversible.

Cuadro Clínico:

•Examen oftalmoscópico

Diagnóstico:

•No existe/ análogo sintético de CoQ

Tratamiento:

MILS. (ENFERMEDAD DE LEIGH).

Encefalomiopatía necrotizante infantil subaguda.

Prevalencia: 1/36.000

Genralmente se presenta desde edad temprana.

Lesiones focales bilaterales en una o más áreas del sistema nervioso central.

MILS ( ENFERMEDAD DE LEIGH)

Consecuencia de una deficiencia de cualquiera de los complejos mitocondriales.

Mutación del gen MTATP6

Cuadro clínico: retraso en el desarrollo psicomotríz, alteraciones neurológicas. Mutación MTATP6

Tratamiento: tiamina Pronóstico: Malo para la vida y malo para la función.

BIBLIOGRAFÍA.

Fsoforilación oxidativa y fotofosforilación. Capitulo 19 de Nelson. Cox.

Lehninger. Principios de Bioquímica. Cuarta Edición. Editorial Omega.

Pág: 690 – 719.

Cadena de transporte de electrones. Lieberman Marks. Bioquímica

médica básica. Un enfoque clínico. 4ta. Ed. Editorial Wolters Kluwer.

Cadena transportadora de electrones de Trudy McKee. Bioquímica, la

base molecular de la vida. Tercera edición.

Enfermedades mitocondriales de Thompson y Thompson. Genética en

Medicina. 7ma. Ed. Editorial Elservier Masson.

Portal de información de enfermedades raras y medicamentos huerfanos.

www.orphanet.com.

Actitud, esfuerzo y compromiso.