Bloque I

1. Explicar porque la molcula de ATP es la moneda energtica de la clula.

El trifosfato de adenosina o adenosn trifosfato ATP es un nucletido bsico en la obtencin de energa celular. Est formado por:Una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. Se encuentra incorporada en los cidos nucleicos.Se produce durante la fotosntesis y la respiracin celular, y es consumida por muchos enzimas en la catlisis de numerosos procesos qumicos. Su frmula es C10H16N5O13P3.El ATP es considerada como una Moneda energtica porque todos los procesos que se realizan en la clula requieren de energa qumica aportada por el ATP, la energa qumica radica en los 3 fosfatros inorgnicos unidos por enlaces covalentes a la Adenina.La molcula de ATP es muy inestable, y tiende a perder esos grupos fosfato. Esa es una de las razones por las cuales es la moneda de intercambio de energa, y est presente en todos los procesos: libera energa muy fcilmente, y adems, puede almacenarla y conservarla.

2. Valorar la importancia de la reacciones oxidativas en el organismo.

A travs de las reacciones oxidativas el organismo obtiene energa til para la clula en forma de ATP ya que son responsables de todo el trabajo realizado por los organismos vivos.

3. Definir equivalentes de reduccin.

4. Esquematizar una reaccin redox identificando los agentes reductores y los agentes oxidantes.

Par Redox ConjugadoDador de Electrones (Agente Reductor) + Aceptor de Electrones (Agente Oxidante).

5. Explicar la finalidad de la cadena respiratoria.La finalidad de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electroqumico que se utiliza para la sntesis de ATP. Dicho gradiente electroqumico se consigue mediante el flujo de electrones entre diversas sustancias de esta cadena que favorecen en ltimo caso la translocacin de protones que generan el gradiente electroqumico

De esta forma podemos deducir la existencia de tres procesos totalmente dependientes: Un flujo de electrones desde sustancias individuales.

Un uso de la energa desprendida de ese flujo de electrones que se utiliza para la translocacin de protones en contra de gradiente, por lo que energticamente estamos hablando de un proceso desfavorable.

Un uso de ese gradiente electroqumico para la formacin de ATP mediante un proceso favorable desde un punto de vista energtico.

La cadena de transporte de electrones mitocondrial utiliza electrones desde un donador ya sea NADH o FADH 2 y los pasa a un aceptor de electrones final, como el O2, mediante una serie de reacciones redox. Estas reacciones estn acopladas a la creacin de un gradiente de protones generado por los complejos I, III y IV. Dicho gradiente es utilizado para generar ATP mediante la ATP sintasa. Las reacciones catalizadas por los complejos I y III estn en equilibrio. Las concentraciones de reactivos y productos son aproximadamente los mismos. Esto significa que estas reacciones son reversibles al incrementar la concentracin de producto.

La cadena de transporte de electrones es una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana plasmtica de bacterias, en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales, que median reacciones bioqumicas que producen adenosina trifosfato (ATP), que es el compuesto energtico que utilizan los seres vivos. Slo dos fuentes de energa son utilizadas por los organismos vivos: reacciones de xido-reduccin (redox) y la luz solar (fotosntesis).

Bloque II

6. Definir potencial redox y explicar en base a esto la organizacin de los componentes en la cadena respiratoria.

Una cadena respiratoria convencional consta de cuatro Complejos fijos en la membrana mitocondrial interna, ms dos conectores que son la Ubiquinona y el Citocromo C. Los Complejos I, II, III y IV difieren entre s en su composicin y potencial redox.Los componentes de la cadena respiratoria estn organizados de acuerdo a un orden creciente de potenciales redox, siendo de menor a mayor ( - + ) porque los electrones tienden a fluir espontneamente desde los transportadores con potencial redox mas bajo a los transportadores con potencial redox mas elevados. Los electrones procedentes de las oxidaciones de la clula vendrn formando parte del NADH y FADH2 que los cedern al O2 debido al Eco (potencial de reduccin) que es

ms positivo cuanto mayor es la tendencia a captar los electrones., ceder los electrones al O2 es favorable. La cesin de O2 ocurre en varios pasos de oxidacin reduccin, por eso es una cadena.La cadena respiratoria est siempre en una membrana y almacena la energa en forma de gradiente de concentracin. Este gradiente es el que se encarga de sintetizar el ATP, En la misma membrana deber haber ATP sintasa que aproveche el bombeo de H+. Se sintetiza ATP en el lado donde haya menor concentracin de H+.

7. Describir los sustratos de la cadena respiratoria y las vas metablicas que los producen.Las clulas de todos los eucariotas contienen organelos intracelulares conocidos con el nombre de mitocondrias que producen ATP. Las fuentes de energa 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 metablicas que incluyen el ciclo de los cidos tricarboxlicos o ciclo de Krebs, la beta oxidacin de los cidos grasos y la oxidacin de los aminocidos. El resultado final de estas rutas es la produccin de dos donadores de electrones: NADH y FADH2.Los electrones de estos dos donadores son pasados a travs de la cadena de electrones hasta el oxgeno, el cual se reduce para formar agua.

8. Explicar la cadena respiratoria haciendo nfasis en los grupos prostticos, composicin y ubicacin de los complejos enzimticos y las diferencias con los elementos mviles de la cadena respiratoria.

Complejo Enzimtico / Protena Grupos Prostticos

I NADH deshidrogenasa FMN, Fe-S

II Succinato deshidrogenasa FAD, Fe-S

III Ubiquinona citocromo c oxidorreductasa Hemos, Fe-S

IV Citocromo oxidasa Hemos; CuA, CuB.

9. Explicar de la citocromo oxidasa la importancia fisiolgica y sus propiedades ms importantes (especificidad, inhibidores, grupo prosttico y requerimientos metalicos).

Importancia Fisiolgica nico complejo especializado en reducir directamente al O2, sin producir radicales libres.

Especificidad Solo Oxida al Citocromo c y reduce al O2. Inhibidores Venenos Mortales como: CN, NH3, CO, SH2. Grupo Prosttico 2 Grupos Hemo a y a3 Y un Ion Cobre CuB Requerimientos Metalicos Cobre Y Hierro.

10. Analizar como se efecta la inhibicin de la citocromo oxidasa por CN-, CO, SH2 Y NH3 (Azidas).

Bloquean la reduccin del oxigeno.

Bloque III 11. Analizar los resultados obtenidos en el experimento con citocromo oxidasa explicando la funcin de cada uno de los reactivos.

Fosfato disodico Para crear el pH adecuado a la enzima.

1/5 M NaHPO4 Cianuro de Potasio 0.01% KCN

Inhibidor, previene el transporte de electrones al O2 unindose al Fe+3 del hemo3.

P-fenilendiamina 0.2%

Indicador de la actividad de la Citocromo Oxidasa.

Arena Para triturar el tejido cardiaco y hacer que se libere la enzima.

Resultados:En el experimento se trato la actividad de la citocromo oxidasa en tejido cardiaco porque ah se encuentra en mayor concentracin.Lo tratamos rpidamente porque las enzimas pierden su actividad rpidamente despus de la muerte del animal.Observamos las diferencias de color obtenidas para ver en que tubo la enzima ejerci su actividad enzimatica transportando los electrones hasta el O2 y en cual no debido al inhibidor KCN que se une al Fe+3 del hemo3.

Tubos mL Cit. Oxidasa mL KCN mL H2O Destilada mL P-fenilendiamina

1 1 0 1 12 1 1 0 13 0 0 2 1

Tubo 1 Color mas oscuro porque hubo actividad enzimatica ya no esta presente el inhibidor. Tubo 2 Colora mas claro debido al KCN que inhibi a la enzima. Tubo 3 Incoloro, no hay enzima ni inhibidor.

12. Explicar en que consiste la teora quimiosmotica de la fosforilacion oxidativa.

La teora quimiosmtica enunciada por Peter Mitchell, explica cmo la energa 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 est acoplado al transporte de H+ a travs de la membrana interna mitocondrial desde el espacio intermembranal. Este proceso crea simultneamente a travs de la membrana interna mitocondrial un gradiente elctrico (con ms cargas positivas en el exterior de la membrana que en la matriz mitocondrial) y un gradiente de pH (el exterior de la membrana est a un pH ms cido que el interior). La energa generada por este gradiente es suficiente para realizar la sntesis de ATP.

13. Explicar como esta formada la ATPasa (ATP sintetasa) y la funcin que desempean cada uno de sus componentes. ATP sintasa mitocondrial es una ATPasa de tipo F. Este complejo enzimtico de la membrana mitocondrial interna cataliza la formacin de ATP a partir de ADP y Pi acompaada por el flujo de protones desde el lado P al N de la membrana.El ATP sintasa es tambin denominado Complejo V y tiene dos componentes distintos: F1 Protena perifrica de membrana, factor acoplador 1 y aislada cataliza la

hidrlisis de ATP y sus subunidades son y alternantes Fo Protena integral de membrana. Se llama Fo por ser sensible a

Oligomicina y es canal protnico, 4 protones.

El F1 mitocondrial tienen nueve subunidades de cinco tipos diferentes, con la composicin 33. Cada subunidad de la ATP sintasa puede adoptar tres conformaciones diferentes. Cada una de las tres subunidades tiene un sitio cataltico para la sntesis de ATP. La porcin en forma de pomo que sobresale de F1 es una esfera aplanada de 8nm de altura y 10nm de dimetro esta formada por subunidades y alternadas. Las correspondientes conformaciones de las subunidad se denominan:

o - ATPo - ADPo Vaca

El Fo que forma el poro protnico esta compuesto por tres subunidades a, b y c en la proporcin ab2c10-12. La subunidad c es un polipptido pequeo muy hidrofobico que consiste casi exclusivamente de dos hlices transmembrana con un pequeo lazo que se extiende desde el lado de la matriz de la membrana.

La catlisis rotacional es la clave en el mecanismo de unin y cambio de la sntesis de ATP.

El mecanismo de catlisis rotacional dice que los tres sitios activos situados sobre F1 se alternan en la catlisis de la sntesis de ATP. Una subunidad determinada empieza en conformacin ADP que une ADP y Pi del medio circundante y la subunidad entonces cambia de conformacin adoptando la forma de ATP que une y estabiliza fuertemente el ATP lo que comporta el rpido equilibrio del ADP + Pi con el ATP en la superficie de la enzima. Y finalmente la subunidad cambia hacia la conformacin Vaca que tiene una afinidad muy baja por el ATP por lo que el ATP recin sintetizado se libera de la superficie de la enzima. Cuando esta subunidad vuelve a adoptar la conformacin ADP se une a ADP + Pi con lo que se inicia otra ronda de catlisis.

14. Explicar los tres sitios de la cadena respiratoria que conducen a la formacin de ATP.

Cuando los protones fluyen espontneamente a favor de un gradiente electroqumico hay energa disponible para producir trabajo. En mitocondrias la energa electroqumica en el gradiente protnico impulsa la sntesis de ATP a partir de ADP y Pi. Los tres complejos de la cadena respiratoria que son bombas de protones y por tanto contribuyen a la sntesis de ATP son: Complejo I 4 ProtonesComplejo III 4 ProtonesComplejo IV 2 Protones

Bloque IV 15. Explicar la razn de la diferencia en la relacin 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 Concentracin de protones mucho mayor y por eso mucha mas energa para la sntesis 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 tambin disminuye la cantidad de energa para la sntesis de ATP.

16. Diferenciar entre inhibidores y desacopladores de la cadena.

17. Explicar el acople que existe entre la cadena respiratoria y el ciclo de Krebs.El ciclo de Krebs es la fuente de la mayora de las coenzimas reducidas que hacen posible que la cadena respiratoria produzca ATP ya que el ciclo de Krebs proporciona los equivalentes de reduccin NADH y FADH2 que impulsan la cadena respiratoria y luego la fosforilacin Oxidativa.

18. Explicar como se regula la velocidad de la respiracin celular.

Como el ATP es el producto final de la respiracin celular, las necesidades celulares de ATP son el determinante final de la velocidad de las vas respiratorias y sus componentes.

o Cuando hay mucho ATP hay mucha energa y la respiracin se hace lenta.

o Cuando hay mucho trabajo celular se gasta ms ATP y aumenta las cantidades de ADP y la respiracin se acelera porque se necesita ms energa en forma de ATP.

La respiracin celular son todas las reacciones que oxidan los combustibles metablicos y tiene como finalidad reducir O2 y producir ATP.

19. Con base en el caso clnico contestar:a) Cual es la razn de la acidosis lctica severa inducida por esfuerzo mnimo.b) Cual es el efecto de los trastornos de la cadena respiratoria sobre las

deshidrogenasas del ciclo de Krebs.