Cadena respiratoria y fosforilacion oxidativa PDF

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CADENA RESPIRATORIA Y FOSFORILACION OXIDATIVA. LANZADERAS. Son mecanismos utilizados para transportar coenzimas reducidas a través de la membrana mitocondrial interna (sustancias que atravesaran esa membrana desde el citoplasma hacia la matriz mitocondrial). Hay 2 lanzaderas: 1. LANZADERA DEL MALATO-ASPARTATO: Se genera NADH dentro de la matriz mitocondrial. 2. LANZADERA DEL GLICEROL-FOSFATO: Genera FADH dentro de la matriz. Lanzadera Malato-Aspartato. El Ácido Oxalacetico dentro del Citoplasma por la Malato deshidrogenasa citoplasmática se reduce a Malato y el NADH que es cofactor de esta enzima se oxida a NAD+. El malato si puede atravesar la membrana mitocondrial interna y dirigirse hacia la matriz mitondrial, luego el malato dentro de esta por la malato deshidrogenasa mitocondrial (o 2) se convierte en ácido oxalacetico y el NAD+ se reduce a NADH, ese ácido oxalacetico no puede atravesar la membrana mitocondrial interna, sin embargo puede ser transformado en aspártico en una reacción catalizada por GOT (Glutamato transaminasa) aceptando un grupo amino del glutámico, que a su vez se transforma en alfa cetoglutarato y se dirige al citoplasma para volver a convertirse en Glutámico. El aspártico puede dirigirse hacia el citoplasma a través de un transportador y convertirse en Acido Oxalacetico.

Lanzadera Glicerol-Fosfato. El fosfato de dihidroxiacetona por la enzima glicerol-3-fosfato deshidrogenasa 1 (citosolica) se reduce a glicerol-3-fosfato y el NADH se oxida a NAD+, el Glicerol-3-fosfato atraviesa la membrana y luego dentro de la matriz mitocondrial se vuelve a convertir en el fosfato de dihidroxiacetona por acción de la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa 2 (mitocondrial) y el FAD+ se reduce a FADH, es como si el NADH se hubiera convertido en FADH mitocondrial.

CADENA RESPIRATORIA. La cadena respiratoria está ubicada en la membrana respiratoria interna, es un proceso de reoxidación de coenzimas reducidas (NADH2 Y FADH2) que se generan tanto en el ciclo de Krebs cuando actuó como sitio catabólico como también en otros caminos catabólicos. Los responsables de generar este proceso son diferentes transportadores que se encargan de llevar los electrones hasta el O2, estos transportadores son pares de proteínas transportadoras con acción enzimática. COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA: Enzimas transportadoras de electrones La mayoría son proteínas que transportan los electrones hasta el O2 que es el último aceptor, actúan como receptores y dadores de electrones en los distintos procesos metabólicos y en la cadena respiratoria.  Las Deshidrogenasas piridin dependientes que son las que catalizan óxidos reducciones donde no es el 02 el ultimo aceptor, sino que puede ser una enzima como el NAD o el NADP, no participan en la cadena respiratoria, pero son indispensables para llevar electrones a ella como la Alfa cetoclutarato deshidrogenasa, isocitrato deshidrogenasa, malato deshidrogenasa, porque catalizan reacciones donde se generan NADH.  Las Deshidrogenasas Flavin dependientes usan FAD como grupo prostético y hay algunas que forman parte de la cadena respiratoria como la NADH deshidrogenasa.  Ferrosulfoproteinas tienen hierro y azufre en cantidades similares, el hierro cambia su estado de oxidación durante la transferencia electrónica.  Ubiquinona es un transportador liposoluble diferenciándose del resto por sus naturalezas proteicas. Su núcleo es el que se reduce y se oxida ganando o perdiendo electrones o hidrógenos.  Citocromos son hemoproteinas, en su núcleo hemo está presente el hierro que es el que cambia el estado de oxidación. Van desde un potencial redox màs negativo que va a ir reduciendo al siguiente hasta hacerse negativo. A medida que se van transportando los electrones entre un transportador y otro se va liberando energía por eso decimos que hay caída de energía y hay 3 sitios donde es mayor la liberación de energía, luego en esos sitios o lugares se va a aprovechar esa energía para sintetizar ATP por el proceso de fosforilacion oxidativa, los diferenciales de Delta G escritos a la derecha son los mayores saltos de energía liberada.

INHIBIDORES DE CADENA Son sustancias que impiden el pasaje de electrones entre los distintos transportadores y pueden actuar a distintos niveles de la cadena respiratoria, los electrones pueden llegar hasta el sitio de bloqueo, pero de ahí en mas no pueden seguir su transporte muchas de estas sustancias son toxicas que impiden la respiración celular como el Cianuro y el monóxido de carbono. Todos los transportadores que queden a la izquierda del sitio de bloqueo van a quedar reducidos porque pudieron aceptar los electrones, lo que no pudo pasar, queda a la derecha, oxidado.

FOSFORILACION OXIDATIVA Es uno de los mecanismos mediante los cuales se pueden obtener nucleótidos de alta energía, es un 3er mecanismo donde si participa en la cadena respiratoria, a medida que se van produciendo el transporte de los electrones se va liberando energía, esa energía parte se la libera como calor y otra parte para sintetizar ATP, la estructura responsable en donde ocurre este proceso se llaman sus partículas F0-F1 que está del lado interno de la membrana mitocondrial interna. La ATPsintasa es una enzima con múltiples subunidades que se encarga de la síntesis del atp a partir de ADP+P utilizando la energía del gradiente de protones, la estructura consiste en 2 subunidades F0 y F1.  F0está del lado interno de la membrana mitocondrial interna, es una zona transmembrana donde se encuentra un canal o poro por donde pasaran los protones  F1 porción extramembranosa ya en la zona de matriz mitocondrial formado por varias subunidades, y es el sector donde se va a formar el ATP.  Tallo que une las porciones F0 y F1 ACOPLAMIENTO QUIMIOSMOTICO Específicamente, se relaciona con la generación de ATP mediante el movimiento de iones hidrógeno (protones o H+) a través de la membrana interna mitocondrial. Los protones difunden desde un área de alta concentración a un área de baja concentración. Peter Mitchell propuso que un gradiente de

concentración electroquímico de protones a través de la membrana podía ser usado para crear ATPLa ATP-sintasa es la enzima que produce ATP por quimiosmosis. Permite el paso de protones a través de F0-F1que van a fosforilar ADP y así crear ATP. La generación de ATP por quimiosmosis ocurre en cloroplastos y mitocondrias, como también en algunas bacterias.

Se observa el orden de los transportadores y los sitios donde se libera más energía, el FADH que se genera va a entrar a través de la Coenzima Q no por la NADH deshidrogenasa, entra después del primer sitio, luego va a generar menos energía que el NADH porque entró después, en la actualidad se dice que se generan 1,5 moles de ATP.

Desacoplantes Son sustancias que desconectan la cadena respiratoria del mecanismo de la fosforilacion oxidativa.  Protoforeticos: Son aquellos que convierten a la membrana mitocondrial interna permeable a los protones, cuando en realidad no lo es, lo que haría que los protones no estén concentrados para poder formar un gradiente electroquímico. Al disiparse este gradiente no hay energía para que el ADP capte al fosforo y transforme ATP. La cadena respiratoria va a seguir funcionando y lo va a hacer a mayor velocidad porque lo controles se hacen aniveles de ADP y ATP, si la cadena no registra formación de ATP no va a tener la señal de freno, va a consumir más oxígeno, pero no va a formar ATP.

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Ionoforeticos convierten a la membrana mitocondrial interna permeable a los iones positivos como el Sodio y el Potasio, van a disipar el gradiente eléctrico, lo que no se va a producir es diferencial de carga positivas como se forman normalmente, no va a haber energía para luego formar ATP. Aumenta la velocidad de la cadena respiratoria, el consumo de O2, pero no hay formación de ATP.

Bloqueantes de la fosforilacion. Bloquean el pasaje de protones, si funciona cadena respiratoria y se bombean protones hacia el espacio cuando estos protones quieran volver por su canal estará bloqueado, entonces el espacio se empieza a cubrir de protones y hace que la cadena respiratoria también se frene. Ejemplos: OLIGOMICINA, RUTAMICINA, AUROVERTINA. Control respiratorio de la fosforilacion. La velocidad y el funcionamiento de la cadena respiratoria y el consumo de O2 dependen de las cantidades de ATP, cuando baja el ATP lo que sube es el ADP, lo que significa que la cadena se tiene que activar para que forme mas ATP, cuando sucede lo contrario significa que la velocidad de la cadena respiratoria debe bajar la velocidad y el consumo de 02....