TRANSPORTE DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA I descripción de los complejos

1. TRANSPORTE DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA I descripción de los complejos En la membrana interna mitocondrial se ubican 5 agregados proteicos o complejos multienzimáticos que se designan como Complejo I, Complejo II, Complejo III, Complejo IV, y Complejo V. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

2. Los Procesos oxidativos convierten los metabolitos como glucosa o ácidos grasos en CO2 + Energía . La Energía se almacena en forma de moléculas Reducidas como son NADH y FADH2 , que han recibido 2 electrones durante dichos procesos oxidativos. CO2 e- e- e- e- e- e- Acidos Grasos Glucosa e- e- PDH b oxidación Glucolisis Ciclo de Krebs PODER REDUCTOR e- Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

3. PODER PODER PODER PODER REDUCTOR REDUCTOR REDUCTOR REDUCTOR e- e- e- e- Matriz Mitocondrial e- e- H2O H+ H+ e- II IV H+ III e- I O2 H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ Espacio Intermembrana H+ La Cadena Transportadora de Electrones bombea protones al espacio intermembrana desde la Matriz mitocondrial Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

4. Cada uno de estos complejos está formado por varias proteínas. La composición y nomenclatura de estos complejos multienzimáticos es esta : Complejo I o NADH : Ubiquinona Oxidoreductasa. Complejo II o Succinato : Ubiquinona Oxidoreductasa. Complejo III o Citocromo bc1o Ubiquinol : citocromo c Oxidoreductasa Complejo IV o Citocromo Oxidasa. Complejo V o ATPasa mitocondrial o F1F0 ATPasa. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

5. Cys Cys S S S Fe Fe Cys S Cys S S Cys S Fe Complejo I o NADH : Ubiquinona Oxidoreductasa. Con sus 42 - 43 subunidades distintas es el mayor de los cinco complejos en tamaño. Su tamaño es de alrededor de 1 millón de daltons. Una parte de estas subunidades posee grupos prostéticos participando en la transferencia de electrones : un FMN y 7 centros SFe. Cys Cys S S Fe Cys Cys S S Fe1S0Cys4 Fe2S2Cys4 Cys Cys S S Fe S Las tres estructuras diferentes de los centros o agrupaciones ferrosulfuradas o centros SFe Fe S S S Fe Fe4S4Cys4 Cada centro solo transporta un electrón S Cys Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

6. e- e- e- e- e- e- e- e- NAD+ CoQ Complejo I NADH CoQH2 NAD+ FMN SFe oxi CoQ 2x FMNH CoQ. SFe red CoQH2 NADH FMNH2 Otros seis centros ferrosulfurados Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

7. e- e- CoQ Fumarato Complejo II Succinato CoQH2 e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- Complejo II o Succinato : Ubiquinona Reductasa. Formado por 4 subunidades proteicas. Todas tienen grupo prostético. La Subunidad SDHA con un FAD, la SDHB con tres centros SFe, y las subunidades SDHC y SDHD con los citocromos de tipo b cit bL y citbS respectivamente. Cit bL Fe+++ Cit bS Fe+++ FAD 2SFe oxi CoQH2 Fumarato 2 x 2 x 2 x SDHA SDHB SDHC SDHD CoQ. 2 x 2 x 2 x FADH2 SFe red Cit bL Fe++ Cit bS Fe++ Succinato CoQ SDHB tiene otros 2 centros SFe Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

8. Complejo III o Citocromo bc1 o Ubiquinol : citocromo c oxidoreductasa. Contiene 11 subunidades. Unicamente tiene tres subunidades con grupos prostéticos implicados en el transporte de electrones :  una subunidad con un centro Fe2S2 ( proteína ferrosulfurada de Rieske ), un citocromo de tipo b con dos grupos hemo : bL ( b566, de bajo potencial redox ), otro bH ( b562, de alto potencial redox ) y un citocromo de tipo c1. La Ubiquinona ( CoQ ) y el Ubiquinol ( CoQH2 ) difunden en la membrana mitocondrial interna. De esta forma “conectan” los complejos I y II con el III. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

9. e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- CoQ Cit c Fe+++ Complejo III CoQH2 Cit c Fe++ móvil móvil Cit b hemo bL Fe++ Cit b hemo bH Fe++ Fe2S2 red. CoQH2 Cit c1 Fe++ 2x 2x CoQ- 2x 2x Cit b hemo bL Fe+++ Cit b hemo bH Fe+++ Fe2S2oxi. Cit c1 Fe+++ CoQ Proteína Ferrosulfurada de Rieske Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

10. e- e- e- e- e- Complejo IV o Citocromo Oxidasa. Contiene 13 subunidades. Su tamaño es de unos 200.000 daltons. Los grupos prostéticos que participan directamente en el transporte de electrones son dos Cu ( denominados CuA y CuB ), y dos hemos ( a y a3 ). Algunas subunidades de los complejos anteriormente descritos están unidas covalentemente a lípidos de membrana, cuyo papel funcional se desconoce, pero que pueden estar relacionados con la regulación del proceso de transferencia de electrones. Cit c Fe+++ O2 Complejo IV 2x Cit c Fe++ H2O H2O Subunidad I CuB+ . Cit a3 Fe++ Subunidad II CuA+ Subunidad I cit a Fe++ Cit c Fe++ O2 2x 2x 2x 2x Subunidad I CuB++ . Cit a3 Fe+++ Subunidad I cit a Fe+++ Cit c Fe+++ Subunidad II CuA++ Elemento móvil Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid