CADENA RESPIRATORIA Y

FOSFORILACIÓN

OXIDATIVA

LA CADENA RESPIRATORIA

• Es un conjunto de proteínas transportadoras de

electrones situado en la membrana interna de la

mitocondria, capaces de generar un gradiente

electroquímico de protones para la síntesis de ATP.

• Están ordenados por orden creciente de potencial

REDOX (de más reductor a menos reductor)

– Más reductor: NADH+H+ : -0,32 voltios

– Menos reductor: par oxígeno-agua: +0,82 voltios

• A ella llegan las moléculas reducidas (NADH+H+,

FADH2, etc) producidas en otras rutas metabólicas.

La cadena respiratoria consta de 4 complejos transportadores

electrónicos, la mayoría proteínas integrales de membrana

capaces de aceptar y donar 1 ó 2 e-

Cada componente de la cadena acepta e- del transportador

precedente y se los transfiere al siguiente en una secuencia

específica

Cadena respiratoria mitocondrial o

cadena de transporte de electrones

Componentes de la cadena

respiratoria

•FLAVOPROTEINAS:

NADH DESHIDROGENASA

SUCCINATO DESHIDROGENASA

•FERROSULFOPROTEINAS.

•LIPIDOS: CONZIMA Q o UBIQUINONA.

•HEMOPROTEINAS: CITOCROMOS.

ORGANIZACIÓN DE LOS TRANSPORTADORES ELECTRÓNICOS

complejos I, III y IV: proteínas integrales de membrana

• Coenzima Q: transportador móvil embebido en la MMI

• citocromo c: proteína periférica en la cara externa de la MMI

Gradientes de reducción crecientes

AGENTES

REDUCTORES

AGENTE

OXIDANTE

NADH2 - 320 mV

FMNH2 - 280 mV

Fe-S (Complejo I) - 270 mV

FADH2 - 10 mV

Fe-S (Complejo II) 20 mV

Ubiquinol (UQH2) 60 mV

Citocromo bk 40 mV

Citocromo bT 190 mV

Citocromo c (+c1) 230 mV

Citocromo a+a3 380 mV

Oxigeno 820 mV

Los potenciales redox (E°´) de los

componentes de la cadena respiratoria

Los superiores

en la tabla

reducen a los

inferiores

• Complejo I (NADH deshidrogenasa)

Reoxida NADH. Contiene FMN como grupo prostético y 8 centros ferro-sulfurados(Fe-s).

Los electrones y protones cedidos por el NADH-H+ son capturados por la FMN la cual se reduce a FMNH2 y luego pasan los electrones suscesivamente por los atomos de hierro de los centros Fe-s y finalmente son cedidos a Ubiquinona.

Bombea H+ al espacio intermembrana.

Fe+++ + e- =Fe++

• Complejo II(Succinato deshidrogenasa)

Reoxida FADH2, los electrones cedidos

son capturados por los atomos de hierro de loscentros Fe-s y finalmente son cedidos aUbiquinona.

* Ubiquinona o Coenzima Q: es el único

aceptor de la cadena respiratoria no unido a

proteínas tiene caracter lipídico y se desplaza

con libertad actuando como portador móvil de

electrones llevandolos al complejo III.

.• Complejo III

Recibe de la ubiquinona la transferencia de 2 Electrones. Esta compuesto por los citocromos B y C1

Poseen también Fe – S proteínas.

Los electrones se transportan a un componente móvil proteico: Citocromo C*

Hay tambien un bombeo de H+ al espacio intermembrana.

• Citocromo C : es una Hemoproteína, recibe los electrones del complejo III y los envia al complejo IV.

Último componente...

• Complejo IV(conocido como citocromo oxidasa, contiene citocromo a-a3). La citocromo oxidasa es el único componente del sistema de transp. Electrónico com capacidad para reaccionar directamente con el OXIGENO.

• Recibe los electrones del citocromo C

• 1 molécual de O2 capta 4 e-. Y se une a 4 protones para formar 2 moléculas de Agua.

• O2+ 4é+ 4H+ >2H2O.

• Se produce un bombeo de protones al espacio intermembrana.

NADHNAD+

2H+

Succinato Fumarato

2H+

½ O2 H2O

2H+

CADENA RESPIRATORIA Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA DEL ADP

FINALIDAD DE LA CADENA

RESPIRATORIA

1- REOXIDAR COFACTORES

2- FORMAR GRADIENTE PROTÓN-MOTRÍZ

INHIBIDORES de la CR

• Un inhibidor bloquea la trasferencia de

electrones en un punto determinado.

• Bloquea al Complejo I: rotenona, amital,

halotano, piericidina.

• Bloquea al ComplejoIII:Antimicina A,

dimercaprol, toxina difterica

• Bloquea al complejoIV:Cianuro, CO,

Azidas sodicas, SH2

Fosforilación oxidativa

Complejo ATP sintasa comprende dos componentes:

Fo canal para la entrada de H+ que atraviesa la membrana

F1 porción esférica, llamada factor de acoplamiento 1 (F1) que contiene los sítios de

síntesis de ATP.

Complejo enzimático que cataliza la síntesis de ATP a partir de ADP y

Pi, acompañado del flujo de H+ desde el espacio intermembrana (EIM) a

la matriz

Está formado por dos componentes:

F1: una proteína periférica de membrana (α3β3γδε)

F0: una proteína integral (poro de H+) (ab2c10-12)

Subunidad c (de F0) forman 2 círculos concéntricos

La subunidad γ pasa a través

del centro esférico 3 3

Subunidad (de F1) se unen

firmemente al anillo de subunidad c

COMPLEJO ATP-SINTETASA

Nucleótidos: transporte energia

NADH + H+ NAD+

Succinato

Fumarato

Matriz

ADP + Pi

ATP

H2O

1/2 O2 + 2H+

Cit c

Espaço

intermembrana

F

1

F

0

H+

4H+2H+

4H+

El gradiente eletroquímico de

protones generado durante el

transporte de eletrones es

usado para síntesis de ATP

através del complejo

ATPsintase

Matriz

Espaço

intermembrana

H+ H+H+

H+

H+

H+

H+ H+

H+

Fo

F1

Acoplamiento Quimio-osmótico

Fuerza protón motriz de 230 mV.

Partículas F: F1 y F0.

• Los H+ que ingresan a la matriz a través

de la Fo-F1 ATPasa liberan energía para

la síntesis de ATP.

• Por reoxidación de un NADH = 2,5 ATP

• Por reoxidación de un FADH2 = 1,5 ATP

LANZADERAS

LANZADERA

GLICEROL

FOSFATO

LANZADERA

MALATO

ASPARTATO

Desacoplantes Protoforeticos:

desconectan la cadena respiratoria de

la fosforilación oxidativa.• AAS(ácido acetil salicílico)

• Hormona tiroidea(T3)

• Dinitrofenol

Disipan el gradiente de protones

Aumentan el consumo de O2

No se sintetiza ATP

Se pierde energia como calor

Desacoplantes Ionoforéticos:

• Péptidos que transfieren iones ( cationes

monovalentes: sodio y potasio), y disipan

el potencial eléctrico.

-Valinomicina

-gramicina

Inhibidores de la fosforilación

oxidativa

• La Oligomicina inhibe el canal de protones

de la ATP-sintetasa