Discu 5 bioca - Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa PDF

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Description

Keyri Salinas

BLOQUE 1

1. Esquematizar la estructura de la molécula del ATP y explicar por qué la molécula de ATP es la moneda energética de la célula. Es la principal moneda energética porque Las células la utilizan para obtener energía y llevar a cabo sus funciones. la energía liberada por la hidrólisis de los enlaces del ATP es aprovechada por la célula. Es aprovechada de manera que la célula realiza su función catalítica como la síntesis de macromoléculas como el ADN, ARN y las proteínas, así como el transporte de macromoléculas a través de membranas celulares 2. Explicar las características del anabolismo y catabolismo y valorar la importancia de las reacciones oxidativas en el organismo. Sintetizan la mayor parte del ATP que CATABOLISMO ANABOLISMO se produce en las células aeróbicas; Degradación de Síntesis de las vías oxidativas aeróbicas que macromoléculas macromoléculas Libera energía Requiere energía acaban en la transferencia de almacenada en forma de electrones al O2 junto a la fosforilación ATP oxidativa son las responsables de la Implica proceso de Proceso de reducción mayor parte del ATP que se produce oxidación Rutas convergentes Rutas divergentes en el catabolismo por lo tanto es Ej.: glucolisis, ciclo de Fotosíntesis, síntesis de absolutamente esencial que se regule Krebs, cadena proteínas la producción del ATP en la respiratoria fosforilación oxidativa para adaptarse a las necesidades fluctuantes del ATP de la célula. Recordar que OXIDACION: perdida de e-. REDUCCION: ganancia de e-

3. Definir equivalentes de reducción Se utiliza este término normalmente para designar un equivalente de electrones simples que participa en una reacción de óxido reducción sin importar si este equivalente es un electrón, un átomo de H o ion hidruro o si la transferencia de e- tiene lugar en una reacción con O2 para dar un producto oxigenado (unidad de oxidaciones biológica como equivalentes de reducción que pasan de un sustrato al oxígeno. 4. Esquematizar una reacción redox identificando en los agentes reductores y los agentes oxidantes.

BLOQUE 2 5. Explicar la finalidad de la cadena respiratoria. La cadena respiratoria asegura el transporte de los electrones de los compuestos reducidos hasta el oxígeno. Esto permite la síntesis de una gran cantidad de ATP 6. Definir potencial redox y explicar con base en esto la organización de los componentes de la cadena respiratoria. EIo es una medida en voltios de la afinidad por los electrones. Otra definición es la tendencia de las especies químicas en una reacción redox o de un electrodo a adquirir electrones.

H+ + e- -> 1/2H2 Semirreacción estándar.

Una cadena respiratoria convencional consta de cuatro Complejos fijos en la membrana mitocondrial interna, más dos conectores que son la Ubiquinona y el Citocromo C. Los Complejos I, II, III y IV difieren entre sí en su composición y potencial redox. Los componentes de la cadena respiratoria están organizados de acuerdo con un orden creciente de potenciales redox, siendo de menor a mayor ( - + ) porque los electrones tienden a fluir espontáneamente desde los transportadores con potencial redox más bajo a los transportadores con potencial redox más elevados. Los electrones procedentes de las oxidaciones de la célula vendrán formando parte del NADH y FADH2 que los cederán al O2 debido al Eco (potencial de reducción) que es más positivo cuanto mayor es la tendencia a captar los electrones., ceder los electrones al O2 es favorable. La cesión de O2 ocurre en varios pasos de oxidación reducción, por

eso es una cadena. La cadena respiratoria está siempre en una membrana y almacena la energía en forma de gradiente de concentración. Este gradiente es el que se encarga de sintetizar el ATP, En la misma membrana deberá haber ATP sintasa que aproveche el bombeo de H+. Se sintetiza ATP en el lado donde haya menor concentración de H+. 7. Describir los sustratos de la cadena respiratoria, las vías metabólicas que los producen y sus sitios de entrada a la vía. Las células de todos los eucariotas contienen organelos intracelulares conocidos con el nombre de mitocondrias que producen ATP. Las fuentes de energía como la glucosa son inicialmente metabolizados en el citoplasma y los productos obtenidos son llevados al interior de la mitocondria donde se continua el catabolismo usando rutas metabólicas que incluyen el ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs, la beta oxidación de los ácidos grasos y la oxidación de los aminoácidos. El resultado final de estas rutas es la producción de dos donadores de electrones: NADH y FADH2.Los electrones de estos dos donadores son pasados a través de la cadena de electrones hasta el oxígeno, el cual se reduce para formar agua. 8. Explicar con un esquema en la cadena respiratoria haciendo énfasis en los grupos prostéticos, composición y ubicación de los complejos enzimáticos y diferenciarlos de los elementos móviles de la cadena respiratoria.

Complejo IV: citocromo oxidasa

BLOQUE 3 9. Explicar utilizando un esquema del citocromo oxidasa, su importancia fisiológica y sus propiedades más importantes (especificidad, Inhibidores, grupo prostético y requerimientos metálicos.

10. Identificar los inhibidores de los complejos de la cadena respiratoria con énfasis en la inhibición del citocromo oxidasa por CN-, CO, SH2, NH3 (AZIDAS)

11. Analizar los resultados obtenidos en el experimento con citocromo oxidasa, explicándole la función de cada 1 de los reactivos 12. Explicar a través de un esquema en qué consiste la teoría quimiosmótica de la fosforilación oxidativa. La teoría quimiosmótica enunciada por Peter Mitchell explica cómo la energía derivada del transporte de electrones por la cadena de transporte de electrones se utiliza para producir ATP a partir de ADP y Pi. La bomba de protones: el transporte de electrones está acoplado al transporte de H+ a través de la membrana interna mitocondrial desde el espacio intermembrana. Este proceso crea simultáneamente a través de la membrana interna mitocondrial un gradiente eléctrico (con más cargas positivas en el exterior de la membrana que en la matriz mitocondrial) y un gradiente de pH (el exterior de la membrana está a un pH más ácido que el interior). La energía generada por este gradiente es suficiente para realizar la síntesis de ATP.

BLOQUE 4 13. Explicar cómo está conformada la ATPasa ( ATP sintasa) y la función Que desempeñan sus componentes. ATP sintasa mitocondrial es una ATPasa de tipo F. Este complejo enzimático de la membrana mitocondrial interna cataliza la formación de ATP a partir de ADP y Pi acompañada por el flujo de protones desde el lado P al N de la membrana. El ATP sintasa es también denominado Complejo V y tiene dos componentes distintos: F1 Proteína periférica de membrana, factor acoplador 1 y aislada cataliza la hidrólisis de ATP y sus subunidades son α y β alternantes F0Proteína integral de membrana. Se llama Fo por ser sensible a Oligomicina y es canal protónico, 4 protones. • El F1 mitocondrial tienen nueve subunidades de cinco tipos diferentes, con la composición α3β3γδε. Cada subunidad β de la ATP sintasa puede adoptar tres conformaciones diferentes. Cada una de las tres subunidades β tiene un sitio catalítico para la síntesis de ATP. La porción en forma de pomo que sobresale de F1 es una esfera aplanada de 8nm de altura y 10nm de diámetro está formada por subunidades α y β alternadas. Las correspondientes conformaciones de las subunidades β se denominan: • • •

β - ATP β - ADP β – Vacía

• El Foque forma el poro protónico este compuesto por tres subunidades a, b y c en la proporción ab2c10-12. La subunidad c es un polipéptido pequeño muy hidrofóbico que consiste casi exclusivamente de dos hélices transmembrana con un pequeño lazo que se extiende desde el lado de la matriz de la membrana. • La catálisis rotacional es la clave en el mecanismo de unión y cambio de la síntesis de ATP. El mecanismo de catálisis rotacional dice que los tres sitios activos situados sobre F1 se alternan en la catálisis de la síntesis de ATP. Una subunidad β determinada empieza en conformación β – ADP que une ADP y Pi del medio circundante y la subunidad entonces cambia de conformación adoptando la forma de β – ATP que une y estabiliza fuertemente el ATP lo que comporta el rápido equilibrio del ADP + Pi con el ATP en la superficie de la enzima. Y finalmente la subunidad cambia hacia la conformación β – Vacía que tiene una afinidad muy baja por el ATP por lo que el ATP recién sintetizado se libera de la superficie de la enzima. Cuando esta subunidad vuelve a adoptar la conformación β – ADP se une a ADP + Pi con lo que se inicia otra ronda de catálisis. 14. Explicar por medio de un esquema los 3 sitios de la cadena respiratoria que conducen la formación de ATP. Son el complejo 1 Complejo 2 pero en menor cantidad porque no produce a TP directamente solo favorece su formación. Complejo 3 y complejo 4 que producen electrones para poder formar ATP

15. Explicar la razón de la diferencia en la realización P/O Cuando el sustrato es NADH y cuando es FADH2. NADH Se produce mas ATP porque entra por el Complejo I provocando una diferencia de Concentración de protones mucho mayor y por eso mucha mas energía para la síntesis de ATP y se producen 2.3 ATP. FADH2 Se produce menos ATP porque entra por el complejo II de esta forma no provoca bombeo de protones por parte del Complejo I con ello reduce la diferencia de protones con lo que también disminuye la cantidad de energía para la síntesis de ATP. 16. Identificar los desacopladores naturales y artificiales de la cadena respiratoria e identificar entre la acción de los inhibidores y desacopla dores de la cadena respiratoria.

BLOQUE 5 17. Explicar cómo se acopla el ciclo de Krebs con la cadena respiratoria. El ciclo de Krebs es la fuente de la mayoría de las coenzimas reducidas que hacen posible que la cadena respiratoria produzca ATP ya que el ciclo de Krebs proporciona los equivalentes de reducción NADH y FADH2 que impulsan la cadena respiratoria y luego la fosforilación Oxidativa

18. Explicar cómo se regulan la velocidad de la respiración celular. Con base en el caso clínico y contestar lo siguiente. Como el ATP es el producto final de la respiración celular, las necesidades celulares de ATP son el determinante final de la velocidad de las vías respiratorias y sus componentes. • •

Cuando hay mucho ATP hay mucha energía y la respiración se hace lenta. Cuando hay mucho trabajo celular se gasta más ATP y aumenta las cantidades de ADP y la respiración se acelera porque se necesita más energía en forma de ATP. La respiración celular son todas las reacciones que oxidan los combustibles metabólicos y tiene como finalidad reducir O2 y producir ATP. 19. ¿Cuál es la razón de la acidosis láctica severa inducida por esfuerzo mínimo? HACERLO PARA PARCIAL 20. ¿Cuál es el efecto de los trastornos de la cadena respiratoria sobre la deshidrogenasa del ciclo de Krebs? HACERLO PARA PARCIAL...