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Ideas previas

Planteo de preguntas

• ¿En qué consiste?

• ¿Dónde ocurre?

• ¿Cómo se regula?

• Interacción con otras vías metabólicas

Fosforilación Oxidativa

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Hipótesis quimiosmótica (Peter Mitchell, 1961)

1) Flujo de electrones a través de una cadena de transportadores unidos a una membrana.

2) La energía libre de los procesos de transporte electrónico (exergónicos) es acoplada para el proceso de trasporte de protones (endergónico) a través de una membrana impermeable a ellos. Se genera así un potencial electroquímico de membrana.

3) El flujo de protones a través de canales protéicos específicos de membrana provee energía libre, que es usada para catalizar la síntesis de ATP por una proteína de membrana (ATP sintasa) que acopla el flujo de protones a la fosforilación del ADP.

3

En eucariotas la PO transcurre en la mitocondria

4

Los electrones pasan a través de una serie de transportadores ubicados en la membrana interna mitocondrial

5

Transportadores solubles y grupos protéticos

Cofactores del trasporte electrónico

6

O

P O

O

O

N

N5 C

CN1 C

NHCCH3

CH3

O

CH2

CH

CH

CH

CH2

O

P-O

O

OH

OH

OH

CO

OH

C

OH

CH2N

CH

N

N

CH

N

NH2

H

H H

O

H

N

N5 C

CN1 C

NHCCH3

CH3

O

O

R

N

NH

5 C

CN1 C

NHCCH3

CH3

O

O

R

N

NH

5 C

CNH

1 C

NHCCH3

CH3

O

O

R

Flavoquinona(FMN o FAD)

Flavosemiquinona

(FMN. o FAD.)

Flavohidroquinona(FMNH2 o FADH2)

H

H+

H+

H+

e-

e-

A B

FMN (en negro) o FAD (en negro y azul)los átomos reactivos están en rojo

Transportadores solubles y grupos protéticos

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Centros hierro-azufre

8

Complejo I

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

P

9

¿Como llega la quinona al sitio redox?

• Zickermann et al., 2009

10

¿Por dónde pasan los protones?

Zickermann et al., 2009• Las subunidades ND2, ND4 y ND5 contienen muchas alfa hélices.• Un glutamato (E) y una lisina (K) muy conservados. • Subunidades homólogas a antiportador Na+/H+ de bacterias.

11

Efremov et al., mayo 2010

Figure 4 | Proposed model of proton translocation by complex I. NADH, via FMN (magenta), donates two electrons to the chain of Fe-S clusters (red and yellow spheres), which are passed on (blue line), via terminal cluster N2, to the quinone (dark blue, moved out of the membrane by about 10A ° ). Electron transfer is coupled to conformational changes (indicated by arrows) in the hydrophilic domain, observed13 for Nqo4 four-helix bundle (green cylinders) and Nqo6 helix H1 (red). These changes are transmitted to the amphipathic helix HL (magenta), which tilts three discontinuous helices (red) in antiporter-like subunits, changing the conformation of ionizable residue inside respective proton channels, resulting in translocation of three protons. The fourth proton is translocated at the interface of the two main domains. The hydrophilic domain surface is shown in grey, whereas the membrane domain surface is coloured as in Fig. 3.

12

Modelo de Bombeo de protones en el complejo I

Tomoko Ohnishi Nature 465, 428–429 (27 May 2010)

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959440X11001060

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Complejo II

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Complejo I y complejo II

15

Complejo III

16

Complejo III, ciclo Q

17

Complejo IV

18

Fuerza protón motriz

19

ATP sintasa

20

Mecanismo ATP sintasa

21

Transporte de nucleótidos y fosfatos

22

¿Cómo llegan los electrones del NADH a la matriz mitocondrial?

23

Misceláneas: ATP sintasa durante hipoxia

24

“Hot in the city tonight” Billy Idol

25

Generación de calor en mamíferos

26

FIN

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Cadena de transporte de electrones en eubacterias (E. Coli)

28

Cadena de transporte de electrones en bacterias quimioautotróficas

29

Demostración experimental de la Fo y gamma

Direct observation of the rotation of F1-ATPase.Noji H, Yasuda R, Yoshida M, Kinosita K Jr.Nature. 1997. 386, 299-302.

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Mecanismo catalítico de la F1