Download - 10 Cadena Respiratoria
Estructura mitocondrial
• Membrana externa: contiene porinas (forman poros y la hacen permeable a moléculas de tamaños menores a 5 kDa).
• La membrana interna – Plegada formando numerosas crestas.
– Su contenido proteico es de aprox. 75%. Incluye:
• Proteínas transportadoras específicas
• Transportadores electrónicos respiratorios
• Enzimas como a la ATP sintasa
• Matriz: es rica en proteínas.– enzimas del ciclo del ácido cítrico.
– complejo piruvato deshidrogenasa.
– enzimas de la oxidación de ácidos grasos.
• 14.1-mitochondion.mov
• Generalmente son moviles y plasticas.
• Generalmente se encuentran asociadas a
microtúbulos, determinando su orientación y
distribución.
• Mide aprox. 1 x 2 m.
• Se encuentra en prácticamente todas las células
eucariontes en gran número (hay alrededor de 2000
por célula).
• Su volumen total alcanza el 25% del volumen celular.
Mitocondrias Microtubulos
• Los diferentes tipos celulares difieren en la
cantidad de las mitocondrias que contienen,
incluso varía el número de crestas.
• En tejidos con metabolismo oxidativo hay
mitocondrias en cantidades especialmente
grandes.
Proteínas mitocondriales
Sistemas de transporte en la membrana interna
• La mayoría del ATP producido en la mitocondria es utilizado en el
citoplasma.
– El ATP generado en la matriz es exportado al citoplasma por acción de un
translocador de ATP/ADP intercambiándolo por ADP.
– La importación de fosfato es independiente del transporte de ADP/ATP, se
cotransporta con un protón.
Los siguientes procesos
se llevan a cabo en la
mitocondria:
•Conversión de piruvato a
acetil-CoA
•Ciclo del ácido cítrico
•Cadena respiratoria
•Síntesis acoplada de ATP
•Degradación de ácidos grasos
por -oxidación
•Algunas partes del ciclo de la
urea
Cadena respiratoria y síntesis de
ATP
• La fosforilación oxidativa es la síntesis de ATP impulsada por la transferencia de electrones al oxígeno.
• La oxidación del NADH ocurre en varios pasos lo que permite que la energía liberada se almacene en vez de perderse como calor.
Fosforilacion oxidativa
• En eucariontes, tiene lugar en las mitocondrias.
• Es la ultima etapa del metabolismo productor de energía en organismos aerobios.
• La degradación de glúcidos, grasas y aminoácidos, convergen en esta etapa final de la respiración celular, en la que los electrones fluyen desde intermediarios catabólicos al O2 produciendo energía para la generación de ATP a partir del ADP y Pi.
• NADH y FADH2 + ADP + Pi + O2 → NAD+ y FAD+ + ATP + H2O
Oxidación biológica usCombustión
• Las proteínas involucradas se agrupan en tres complejos enzimáticos respiratorios, cada uno con proteínas transmembranales que los sujetan firmemente a la membrana mitocondiral interna.
• Cada complejo de la cadena tiene mayor afinidad por los electrones, por lo que van pasando de uno a otro hasta llegar al oxígeno, que tiene la mayor afinidad por los electrones.
• Los electrones van perdiendo energía gradualmente al pasar por la cadena respiratoria.
Al moverse los electrones a lo largo de la cadena respiratoria, la energía se almacena en un gradiente
electroquímico de protones en la membrana interna.
• La transferencia de electrones en la cadena se acopla al bombeo de protones hacia fuera de la membrana en contra del gradiente. Esto tiene dos consecuencias principales:
– Genera un gradiente de pH a través de la membrana mitocondrial interna.
– Genera un gradiente de voltaje (potencial de membrana).
• Gradiente electroquímico de protones.
El gradiente de protones dirige la síntesis de ATP
Cadena de transporte de electrones
• Complejo I: NADH Deshidrogenasa
• Complejo II: succinato deshidrogenasa
• Complejo III: citocromo C oxido-reductasa
• Complejo IV: citocromo oxidasa
Complejo I: NADH deshidrogenasa
• Transfiere electrones de NADH a coenzima Q:• NADH → Flavoproteína → centros hierro-azufre →
ubiquinona.
• Transferencia de 4 protones desde la matriz al espacio intermembrana.
• Contiene mas de 40 cadenas polipeptidicas.
FOSFORILACION OXIDATIVA Y
TRANSPORTE DE ELECTRONES
• Parte de la energía liberada en las reacciones de
oxidación durante el transporte de electrones,
se usa para la fosforilación de ADP.
• Se genera un gradiente de protones.
•Ocurre la síntesis de ATP acoplada a transporte
de electrones.
Importancia de la producción de ATP en la
regulación del metabolismo
• Se requiere de un mecanismo simple que asegure que la síntesis de ATP está coordinada con su utilización. Se conoce como control respiratorio.
• Si la célula no utiliza ATP, la ATP sintasa realizara la reacción en sentido contrario → aumenta el gradiente de protones → esto inhibe el transporte de protones a través de la membrana mitocondrial interna → aumenta la concentración de NADH → inhibe al TCA.
• Por el contrario, altos niveles de utilización de ATP estimulan la degradación de nutrientes por fosforilación oxidativa.