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BOLILLA 2- 1° parte

BOLILLA 2- 1° parte. BIOENERGETICA TRANSPORTE ELECTRONICO y FOSFORILACION OXIDATIVA Cadena Respiratoria. Complejos. Inhibidores y desacoplantes. Síntesis de ATP. Translocasas OTROS SISTEMAS DE TRANSPORTE : Sistema Microsomal. Oxigenasas.Catalasas

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  1. BOLILLA 2- 1° parte • BIOENERGETICA • TRANSPORTE ELECTRONICO y FOSFORILACIONOXIDATIVA • Cadena Respiratoria. Complejos. Inhibidores y desacoplantes. Síntesis de ATP. Translocasas • OTROS SISTEMAS DE TRANSPORTE: Sistema Microsomal. Oxigenasas.Catalasas • Formacion de species reactivas del oxígeno: Radicales libres. Sistemas de protección

  2. Hidratos de carbono GLUCOSA Lípidos ACIDOS GRASOS OXIDACION NADH Proteínas AMINOACIDOS FADH2 O2 ATP Compuestos con uniones ricas en energía

  3. Adenosina Trifosfato (ATP)

  4. O O O -O-P-O-P-O -P-O-Ribosa-Adenina O- O- O- Mg MgATP2- װ װ װ ו ו ו ו ו 3- O O P O O AMP + PPi 2 Pi ו ו ו ו Energía de Hidrólisis de los Compuestos de elevada Energía • ATP DGo’= - 30,5 kj/mol DGp= - 50-65 kJ/mol Activación de Acidos grasos Polimerización de ARN ó ADN (desioxi) Activación de Aminoácidos Quimioluminiscencia

  5. O C O – PO3 C H2 C-O-PO3 H2 1,3-Bisfosfoglicerato DG o’= - 49,3 kJ/mol װ ו ו CH2 C – O – PO3 COO- Fosfoenolpiruvato DGo’ = - 61,9 kJ/mol װ ו ו CH3 O C - SCoA Acetil-CoA DGo’ = - 32,2 kJ/mol ו װ ו O CH2 -O – P – NH – C –N – CH3 O- NH2 Fosfocreatina DGo’ = - 43,0 kJ/mol װ ו ו װ

  6. OXIDORREDUCTASAS (DESHIDROGENASAS) • Deshidrogenasas ligadas a NAD ó nicotinamídicas AH2 + NAD+ A + NADH + H+

  7. │ R R │ .. + H+ + │H H H REACCION DE REDUCCION DE NAD+ :H-(ion hidruro) Anillo de nicotinamida NAD OXIDADO NAD REDUCIDO

  8. AH2 + FAD (FMN) A + FADH2 +(FMNH2) Deshidrogenasas ligadas a FAD ó a FMN El FAD tiene además un nucleótido de adenina unido al fosfato P-Ribosa-Adenina

  9. . R + H - H Anillo isoaloxacina H FLAVINA R e- + H+ e- + H+ R

  10. HIDRÓLISIS DE UNA UNION DE ALTA ENERGIA CADENA RESPIRATORIA MECANISMOS DE SINTESIS DE ATP • FOSFORILACION A NIVEL DE SUSTRATO • FOSFORILACION OXIDATIVA O2

  11. Memb.externa Memb.interna Matriz C. de Krebs Memb.interna Crestas mitoc. Espacio intermemb. Destino de los equivalentes de reducción

  12. CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO • Los componentes de la cadena se encuentran en la membrana mitocondrial interna. • Reciben equivalentes de reducción de NADH Y FADH2 producidos en la matriz. • Los componentes se encuentran ordenados en orden creciente de sus potenciales de reducción. • El aceptor final de electrones es el oxígeno.

  13. Potenciales de reducción estándar 2 H+ + 2 e- → H2 -0.42 V NAD+ + H+ + 2 e- → NADH -0.32 V S + 2 H+ + 2 e- → H2S -0.23 V FAD + 2 H+ + 2 e- → FADH2 -0.22 V Acetaldehído + 2 H+ + 2 e- → etanol -0.20 V Piruvato + 2 H+ + 2 e- → lactato -0.19 V Cu+ → Cu2+ + e- -0.16 V Citocromo b (Fe3+) + e- → citocromo b (Fe2+) + 0.075 V Citocromo c1 (Fe3+) + e- → citocromo c1 (Fe2+) + 0.22 V Citocromo c (Fe3+) + e- → citocromo c (Fe2+) + 0.235 V Citocromo a (Fe3+) + e- → citocromo a (Fe2+) + 0.29 V Fe3+ + e- → Fe2+ + 0.77 V ½ O2 + 2 H+ + 2 e- → H2O + 0.82 V

  14. COMPONENTES DE LA CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO • FLAVOPROTEINAS: FMN ó FAD: Transportan 2 e- y 2 H+ • PROTEINAS FERROSULFURADAS: transportan e- (Fe+++ Fe++) • COENZIMA Q ó UBIQUINONA: Quinona isoprenoide no proteica.Transporta 1 e- y libera 2 H+ a la matriz. • CITOCROMOS b, c, c1, a, a3: Proteínas que contienen un grupohemo. Transportan 1 e-

  15. H e- + H+ R R R Radical semiquinona Ubiquinona (UQ) e- + H+ H H Ubiquinol (UQH2) REACCION DE LA UBIQUINONA

  16. Hemo A (Citocromo a y a3) Estructura de los citocromos Estructura general de citocromo c y c1

  17. Complejos de la Cadena de transporte electrónico-Citocromo c Complejo enzimáticoGrupos prostéticos Complejo I (NADH deshidrogenasa) FMN, FeS Complejo II(succinato deshidrogenasa) FAD,FeS Complejo III (citocromo bc1) Hemo, FeS Citocromo c Hemo Complejo IV (citocromo oxidasa) Hemo, Cu

  18. e- NAD+ III Fe Fe Fe-S Fe FAD Coenzima Q NADH FMN I II Fe-S Fe-S Fe Fe/Cu IV Fe/Cu O2 Fumarato Complejo II SUCCINATO DESHIDROGENASA e- Succinato e- Cit.c Complejo I NAD UBIQUINONA REDUCTASA Cit.b /Centro Fe-S/ Cit c1 Cit.a Cit a3 Complejo III CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA Complejo IV CITOCROMO OXIDASA H2O

  19. REACCIONES DEL COMPLEJO I NADH + H+ NAD+ + 2 e- + H+ (Eo= - 0,32 V) FMN + 2 e- + 2 H+ FMNH2 (Eo= - 0,22 V) NADH + H+ + FMN → FMNH2 + NAD+

  20. CICLO DE KREBS Reacciones que proveen de NADH a la cadena respiratoria • Piruvato deshidrogenasa • Isocitrato deshidrogenasa • Malato deshidrogenasa • a-cetoglutarato deshidrogenasa CR Sustrato + NAD+ Producto + NADH + H

  21. Camino de los equivalentes de reducción en el Complejo I

  22. COMPLEJO II • Succinato-coenzima Q oxidorreductasa • Coenzima: FAD • Proteínas ferrosulfuradas • Transfiere equivalentes de reducción desde succinato a la coenzima Q Succinato + E-FAD Fumarato + E-FADH2 E-FADH2 + Prot-Fe+++ E-FAD + Prot-Fe++ Prot-Fe++ + CoQ Prot-Fe+++ + CoQH2

  23. Deshidrogenasas que entregan electrones a la Ubiquinona • Acil-CoA deshidrogenasa • Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa FADH2 ETFP CoQ ETFP-ubiquinona oxidorreductasa FADH2 CoQ

  24. Complejo IV Complejo III CAMINO DE LOS ELECTRONES desde el COMPLEJO III al O2 ½ O2 + H+ CoQH2 Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Cit. b566 Cit. b562 Cit. c1 Cit. c Cit. a.a3 Fe-S CoQ H2O Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++

  25. ESPACIO INTERMEMBRANA MATRIZ SINTESIS DE ATP TEORIA QUIMIOSMOTICA

  26. TRANSLOCACION DE PROTONES Y SINTESIS DE ATP

  27. POSTULADOS DE LA TEORIA QUIMIOSMOTICA • Membrana mitocondrial impermeable a protones • Expulsion de H+ durante el transporte de electrones • Formación de un gradiente electroquímico (H+ y cargas positivas) • El pasaje de los H+ a través de Fo activan la ATP sintasa • NAD+ y ferrosulfoproteínas • Flavoproteína y citocromo b • Coerzima Q y citocromos c y a-a3

  28. ADP ATP Pi Citosol Membrana mitocondrial interna Mitocondria ADP ATP Pi Esquema translocasa ADP-ATP y transportador de Pi.

  29. INHIBIDORES • Inhibidores del transporte electrónico Inhiben solamente el transporte de e- • Inhibidores de la fosforilación Inhiben la síntesis de ATP , indirectamente eel transporte de e- • Desacoplantes Impiden la síntesis de ATP pero no inhiben el transporte de electrones • Inhibidores de la translocasa Inhiben la entrada de ADP y la salida de ATP desde la mitocondria

  30. NADH FMN Fe-S CoQ cyt b Fe-S cit c1 citc cit a cit a3 O2 (-0.32) (+0.82) ACCION DE INHIBIDORES CN- CO Inhiben la citocromo oxidasa Antimicina A (antibiótico) bloquean citb/citc1 Rotenona (insecticida) Amital (barbitúrico) Inhiben Fe-S/CoQ Tetrametil p-fenilendiamina Aceptores artificales de electrones Azul de metileno 2,6 diclorofenol indofenol Ferricanuro

  31. INHIBIDORES DE LA FOSFORILACIÓN • Oligomicina: Bloquea el flujo de protones a través de Fo. • Se inhibe la síntesis de ATP • Se acumulan protones y se produce una fuerza inversa deteniéndose el transporte de electrones.

  32. O- 2,4 Dinitrofenol (DNP) DESACOPLANTES Actúan como ionóforos eliminando el gradiente de protones. + H+ Forma protonada que atraviesa la membrana

  33. e- e- e-(Q al O2) Relacion P/O en presencia de Inhibidores • Sustrato: NADH c/Inh. del COMPLEJO I c/Inh. del COMPLEJO I c/Inh. del COMPLEJO I c/Inh. del COMPLEJO I P/O = 0 e- e- e- P/O = 3/1 Sin Inhibidor Sin Inhibidor c/Inh. del COMPLEJO II c/Inh. del COMPLEJO II c/Inh. del COMPLEJO II c/Inh. del COMPLEJO II e- e- e- P/O = 3/1 C/ DESACOPLANTES C/ DESACOPLANTES C/ DESACOPLANTES P/O = 0/1 e- e- e- e- e- e-e- e- e-(Q al O2)

  34. e- e- e-(Q al O2) P/O = 2 c/Inh. del COMPLEJO I c/Inh. del COMPLEJO I c/Inh. del COMPLEJO I c/Inh. del COMPLEJO I • Sustrato: FADH2 e- e- e-(Q al O2) e- e- e- Sin Inhibidor Sin Inhibidor P/O = 0 c/Inh. del COMPLEJO II c/Inh. del COMPLEJO II c/Inh. del COMPLEJO II c/Inh. del COMPLEJO II P/O = 2 C/ DESACOPLANTES C/ DESACOPLANTES C/ DESACOPLANTES P/O = 0 e- e- e- e- e- e-e- e- e-(Q al O2)

  35. Oxidaciones alternativas de transporte de electrones en plantas NADH Ubiquinona oxidasa O2 NADH deshidrogenasa UQ Calor NAD(P)H Deshidrogenasa alternativa

  36. Funciones fisiologicas • Producción de calor en algunas especies vegetales como por ej. Araceae species en un etapa anterior a la polinización para producción de compuestos aromáticos que atraen a los polinizadores. • Es activa durante períodos de altas velocidades de oxidación de sustratos para evitar la producción de radicales libres.(Esqueletos carbonados C.Krebs) • Es activa en situaciones de estrés (sequia, temperaturas extremas, tóxicos presentes en el suelo, falta de Pi, patógenos)( en estas situaciones disminuye la velocidad de la cadena respiratoria normal)

  37. ESPECIES REACTIVAS DEL OXIGENO • O2 • O2.- • H2O2 • OH.- • Oxígeno Molecular • Radical Superóxido • Peróxido de Hidrógeno • Radical Hidroxilo

  38. Eliminacion de EROS • ENZIMAS ANTIOXIDANTES • SUSTANCIAS QUIMICAS ANTIOXIDANTES • GPx • SOD • Catalasa • Ascorbato • Vitamina E • Beta-caroteno

  39. 2 O2.- + 2 H+H2O2 + O2 2 H2O2 2H2O + O2 2 GSH + H2O2 GSSG + 2H2O Enzimas antioxidantes SUPEROXIDO DISMUTASA CATALASA GLUTATION PEROXIDASA

  40. Oxid. OXIDASAS No incorporan O2 Incorporan un átomo del O2 MONOXIGENASAS OXIGENASAS Incorporan los 2 átomos del O2 DIOXIGENASAS OXIDASAS Y OXIGENASAS • Localización: Microsomas y peroxisomas • No asociados a la producción de ATP • Usan O2 como sustrato

  41. OXIDASAS • Oxidación peroxisómica de ácidos grasos • Citocromo oxidasa Flavoproteína: FADH2 FAD y O2 H2O2 Hemoproteína: Fe++ Fe+++ y O2 H2O

  42. Hidroxilación de esteroides CITOCROMO P-450 Hidroxilación de fármacos Hidroxilación de xenobióticos MONOOXIGENASAS u OXIGENASAS DE FUNCION MIXTA ó HIDROXILASAS • AH + BH2 + O=O A-OH + B + H2O Sustrato principal NADH, NADPH, FMNH2, FADH2, BH4 Co-Sustrato 1 O se incorpora al sustrato y el otro O forma agua CITOCROMO b5 Desaturación de ácidos grasos

  43. ESQUEMA DE REACCION Y UBICACIÓN CELULAR DEL CITOCROMO 450 RH O2 NADPH NADP+ R-OH H-OH CY P450 CITOPLASMA MEMBRANA RETICULO ENDOPLASMICO

  44. Esquema de reacción donde interviene un Citocromo P450 O2 H2O Sustrato Sustrato hidroxilado CytP450 (oxid) CytP450 (red) RH Reducido NADPH Oxidado Citocromo P-450 Reductasa (Fe-S) Citocromo P-450 reducido O2 NADP+ H2O Reducido ROH Oxidado

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