Produccion Aerobica Del ATP
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12/05/2010 1 PRODUCCIÓN AERÓBICA DEL ATP Tema 12 Prep. Omar E Vitale De S Universidad de Carabobo Facultad de Ciencias de la Salud Escuela de Medicina“Dr. Witremundo Torrealba" Departamento de Fisiología y Bioquímica CONTENIDO 1) Introducción 2) Oxido-reducción 3) La Mitocondria como asiento principal de la producción de energía. 4) Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos. 5) Fuga de Intermediarios y las Reacciones Anapleróticas. 6) Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones. 7) Potencial Redox. 8) Inhibidores y Desacopladores. INTRODUCCION Consideremos la Oxidación Metabólica, como un proceso de tres etapas: • Etapa 1: Generación de Acetil- CoA • Etapa 2: Oxidación en el Ciclo de Krebs • Etapa 3: Transporte Electrónico y Fosforilación Oxidativa. Cont. 1: Introducción ORIGEN DEL ACETIL-COA • Proviene de la oxidación de todas las Macromoléculas. GLUCÓGENO TRIACILGLICÉRIDOS PROTEÍNAS GLUCOSA A. GRASOS LIBRES AMINOÁCIDOS Acetil-CoA PIRUVATO Cont. 1: Introducción PIRUVATO DESHIDROGENASA • Enzima que transforma el Piruvato en Acetil-CoA. - Piruvato Deshidrogenasa - Dihidrolipoil Transacetilasa - Dihidrolipoil Deshidrogenasa 3 Enzimas 5 Coenzimas Complejo Multienzimático presente en las Mitocondrias - Pirofosfato de Tiamina - Acido Lipoico - CoASH - FAD - NAD Cont. 1: Introducción OXIDO-REDUCCION o Oxidación: perdida de electrones o Reducción: ganancias de electrones Las Enzimas que participan en las reacciones de Oxido-Reducción se les llama Oxidoreductasas y se clasifican: o Deshidrogenasas o Oxidasas o Oxigenasas o Hidroperoxidasa Siempre están acompañadas Cont. 2: Oxido-reducción
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12/05/2010
1
PRODUCCIÓN AERÓBICA DEL ATP
Tema 12
Prep. Omar E Vitale De S
Universidad de CaraboboFacultad de Ciencias de la Salud
Escuela de Medicina“Dr. Witremundo Torrealba" Departamento de Fisiología y Bioquímica CONTENIDO
1) Introducción
2) Oxido-reducción
3) La Mitocondria como asiento principal de la producción de energía.
4) Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos.
5) Fuga de Intermediarios y las Reacciones Anapleróticas.
6) Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones.
7) Potencial Redox.
8) Inhibidores y Desacopladores.
INTRODUCCION
Consideremos la Oxidación Metabólica, como un proceso de tres etapas:
• Etapa 1: Generación de Acetil-CoA
• Etapa 2: Oxidación en el Ciclo de Krebs
• Etapa 3: Transporte Electrónico y FosforilaciónOxidativa.
Cont. 1: Introducción
ORIGEN DEL ACETIL-COA
• Proviene de la oxidación de todas las Macromoléculas.
GLUCÓGENO TRIACILGLICÉRIDOS PROTEÍNAS
GLUCOSA A. GRASOS LIBRES AMINOÁCIDOS
Acetil-CoA
PIRUVATO
Cont. 1: Introducción
PIRUVATO DESHIDROGENASA
• Enzima que transforma el Piruvato en Acetil-CoA.
- Piruvato Deshidrogenasa- Dihidrolipoil Transacetilasa- Dihidrolipoil Deshidrogenasa
3 Enzimas
5 Coenzimas
Complejo Multienzimáticopresente en las Mitocondrias
- Pirofosfato de Tiamina- Acido Lipoico- CoASH- FAD- NAD
Cont. 1: Introducción
OXIDO-REDUCCION
o Oxidación: perdida de electroneso Reducción: ganancias de electrones
Las Enzimas que participan en las reacciones de Oxido-Reducción se les llama Oxidoreductasas y se clasifican:
o Deshidrogenasaso Oxidasaso Oxigenasaso Hidroperoxidasa
Siempre están acompañadas
Cont. 2: Oxido-reducción
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OXIDACION
Comporta la perdida de electrones de un sustrato hacia otro, quedando el primero Oxidado y el ultimo Reducido.
• Los 2 H del Succinato pasan a la coenzima FAD.
• El 1ero se Oxida convirtiéndose en Fumarato.
• El 2do se Reduce convirtiéndose en FADH2.
Cont. 2: Oxido-reducción
REDUCCION
Comporta la ganancia de electrones de un sustrato hacia otro, quedando el primero Reducido y el ultimo Oxidado.
• Existen 2 H, uno en el transportador NADH y otro libre.
• El Piruvato se Reduce, convirtiéndose en Lactato
• La Coenzima NADH se Oxida, quedando como NAD
Cont. 2: Oxido-reducción
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN MITOCONDRIAL
Membrana Externa
Membrana Interna: 70% Proteínas, y 30% Lípidos
Transporte Electrónico
Fosforilación Oxidativa
Matriz:
Ciclo del Acido Cítrico
Oxidación de los Ácidos Grasos
Espacio Intermenbranal La Densidad de las Crestas esta en
relación con la Actividad Respiratoria de la Célula
Cont. 3: La Mitocondria como asiento principal de la producción de energía.
CICLO DE KREBS
Ruta en común de la Oxidación de TODOS los combustibles metabólicos.
También son una fuente de Precursores Biosintéticos, como por ejemplo, para los aminoácidos o las Porfirinas.
Cont. 4: Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos.
ENTRADA AL CICLO DE KREBS
La entrada se realiza a través del compuesto:
Este se une al Oxaloacetatopara generar el compuesto Citrato.
Esta es la 1era reacción del Ciclo.
Acetil-CoA
Cont. 4: Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos.
CICLO DE KREBS
Son 8 reacciones y se pueden dividir en 2 fases:
Fase 1: Introducción y Perdida de dos átomos de carbono
Fase 2: Regeneración del Oxaloacetato
Cont. 4: Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos.
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BALANCE TOTAL DEL CICLO DE KREBS
CO: - Reacción 3
- Reacción 4
NADH: - Reacción 3
- Reacción 4
- Reacción 8
FADH: - Reacción 6
GTP: - Reacción 5
Cont. 4: Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos.
REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS
Pueden considerarse 2 niveles:
1. Regulación alostérica de las Enzimas:
• Piruvato
deshidrogenasa
• Citrato Sintetasa
• Isocitrato
Deshidrogenasa
• Alfa-cetoglutarato
Deshidrogenasa
Cont. 4: Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos.
REGULACION DEL CICLO DE KREBS
2. Disponibilidad de Sustratos
• NAD+/NADH
• FAD/FADH
• Oxalacetato
• Acetil-CoA
• ATP/ADP
Cont. 4: Ciclo de Krebs o de los Ácidos Tricarboxílicos.
CICLO DE KREBS
EL Ciclo de Krebs actúa como una fuente importante de intermediarios biosintéticos.
Succinil-CoA
(Síntesis del Hemo)
Oxalacetato
(Gluconeogenesis)
α-Cetoglutarato(Glutamato)
Citrato fragmentado(Biosíntesis de Ácidos
Grasos)
Estas reacciones tienden a causar una reducción de los intermediarios del Ciclo de Krebs, mediante la extracción de carbono.
Las Reacciones Anapleróticas: “ Son aquellas que proporcionan intermediarios al ciclo.”
Cont. 5: Fuga de Intermediarios y las reacciones anapleróticas.
REACCIONES ANAPLERÓTICAS
Cont. 5: Fuga de Intermediarios y las reacciones anapleróticas.
REACCIONES ANAPLERÓTICAS
Cont. 5: Fuga de Intermediarios y las reacciones anapleróticas.
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OXIDACIÓN METABOLICA
El paso final de la Oxidación Metabólica es:
• Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones.
• Fosforilación Oxidativa.
“Estas dos se encuentran Acopladas de manera indirecta ”
Cont. 6: Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones.
CADENA RESPIRATORIA
• Es una secuencia de Proteínas Conjugadas, que soncapaces de Aceptar y Ceder Electrones.
• Estas proteínas se encuentran en la membranainterna mitocondrial.
• Los Complejos I, III y IV actúan bombeando Protonesal espacio Intermenbranalgenerando un GradienteElectroquímico.
Cont. 6: Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
• Esta representada en el Complejo V, y su actividad es presentada en el modelo de “Acoplamiento Quimiosmótico”.
• El Gradiente de Protonesformado en la Cadena Respiratoria desea volver a la Matriz Mitocondrial .
• Cuando entran por el Complejo V, parte de la energía es utilizada en laSíntesis de ATP.
Cont. 6: Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones.
COMPLEJOS MULTIPROTEICOS
Transportadores de electrones:
o Flavoproteínas
o Ubiquinona o Coenzima Q
o Citocromos:
o Citocromo A
o Citocromo B
o CitocromoC
o Proteínas Ferrosulfuradas
Cont. 6: Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones.
COMPLEJOS MULTIPROTEICOS
Cont. 6: Cadena Respiratoria o Transportadora de Electrones.
POTENCIAL REDOX
El Transporte Electrónico Biológico consiste en una seriede Oxidaciones y Reducciones ligadas, o ReaccionesRedox.
Para comprender la lógica en la secuencia deTransportadores de la Cadena Respiratoria, y la energíaque estas reacciones generan, debe conocerse la formade calcular la Energía Libre de estas Reacciones Redox.
Cont. 7: Potencial Redox.
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En una Reacción Redox, tenemos un Donador, y unAceptor de Protones.
Compuesto Reducido (donador de e-) Compuesto Oxidado (aceptor de e-) + e-
La concentración de Protones y Electrones libres enlos medios acuosos son muy bajas, por lo que estaexpresión de Equilibrio esta incompleta. Se necesitaotra reacción acoplada a esta.
POTENCIAL REDOX
Cont. 7: Potencial Redox.
POTENCIAL REDOX
Reductor + Oxidante Reductor Oxidado + Oxidante Reducido
Cu+ + Fe3+ Cu2+ + Fe2+
Reductor: donador electrónico. y Oxidante: aceptor electrónico
Potencial de Reducción (E): Es la tendencia de un donador electrónico areducir a su Aceptor Conjugado.
En condiciones estándar (25°C, y concentración de donador y aceptor
1M) este termino pasa a ser Potencial de Reducción Estándar (E0)
Incluyendo un Valor de PH de 7.0, se emplea el termino (E´0)
Cont. 7: Potencial Redox.
Cuanto mayor es el E0 deuna Pareja Redox, masfuerte como Oxidante es elAceptor Electrónico de esaPareja.
Por el Contrario, un E0
negativo o bajo, indica unatendencia fácil a la perdidade electrones, y por tanto,un poder ReductorElevado.
Cont. 7: Potencial Redox.
POTENCIAL REDOX
Los cambios de energía libre están directamenterelacionados con las diferencias de potencial de Reducción:
Donde:
n: Numero de electrones transferiros
F: Constante de Faraday (96.5 kj)
AG´0: Diferencia de los Potenciales de Reducción de lasParejas Redox.
Cont. 7: Potencial Redox.
POTENCIAL REDOX
El transporte electrónico biológico comporta la transferenciade electrones, desde una pareja redox a otra pareja dePotencial de Reducción Mayor.
Para los electrones que entran en la Cadena Respiratoria enforma de NADH, la secuencia global de la reacción viene dadapor la siguiente ecuación.
Cont. 7: Potencial Redox.
Si recordamos la Formula, y buscamos los Valores:
Esta secuencia es fuertemente Exergonica:
Cont. 7: Potencial Redox.
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POTENCIAL REDOX
Cont. 7: Potencial Redox.
INHIBIDORES DE LA CADENA RESPIRATORIA
• Actúan a nivel de distintos complejos Multiproteicos:
• Amital, Rotenona. Complejo I
• Antimicina A Complejo III
• Cianuro, CO. Complejo IV
Cont. 8: Inhibidores y Desacopladores.
INHIBIDORES Y DESACOPLADORES DE LA FOSFORILACION OXIDATIVA
• Inhibidores: - Actúa a nivel del Sistema Fosforilante.
- No interfiere con el transporte de electrones. OLIGOMICINA
• Desacopladores: - Son ácidos débiles con propiedades hidrofóbicas.
- Libera el protón disipando de este modo el gradiente de protones.
DINITROFENOL
Cont. 8: Inhibidores y Desacopladores.
BIBLIOGRAFÍA
• Matheus, Bioquimica. Tercera Edicion.
• Sarah Benyon, Curso Crash de Metabolismo y Nutricion. 2ª.Edición. Editorial Harcourt.
• Devlin, T.M. Bioquímica. Tercera Edición. Editorial Reverté,S.A. 1999.
• Lehninger,A., Nelson, D., Cox, M. Principios de Bioquímica. 2ª.Edición.Editorial Omega. 2000.
