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CADENA RESPIRATORIA O CADENA DE TRANSPORTE
DE ELECTRONES
• El NADH y FADH2 obtenidos contienen un par de
electrones que se transfieren al O2 con liberación de
energía.
• La cadena respiratoria transporta los electrones al O2.
• La energía liberada en estas reacciones REDOX se usa
para la síntesis de ATP en un proceso acoplado llamado
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
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La etapa final de la respiración es el transporte terminal de electrones, que
involucra a una cadena de transportadores de electrones y enzimas
embutidas en la membrana interna de la mitocondria
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A lo largo de esta serie de
transportadores de electrones,
los electrones de alta energía
transportados por el NADH de la
glucólisis y por el NADH y el
FADH2 del ciclo de Krebs van
"cuesta abajo" hasta el oxígeno
Los electrones finalmente son
aceptados por el oxígeno, que se
combina con protones en
solución para formar agua
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• Formada por 4 grandes complejos proteicos:
• NADH
NADH deshidrogenasa
CoQComplejo II: FAD deshidrogenasa
Complejo III: Citocromo reductasa
Cit b
Cit c
Complejo IV: Citocromo C oxidasa
½ O2 H2O
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Piruvato
Citrato
Malato
Isocitrato
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• Inhibidores
• NADH-Q reductasa: rotenona y amital
• Citocromo reductasa: antimicina A
• Citocromo oxidasa: CO, cianuro y azida.
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• FOSFORILACIÓN OXIDATIVA:
• Proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y Piacoplado a la oxidación de los componentes dela cadena respiratoria.
• Llevada a cabo por sistemas respiratorios en lamembrana interna de las mitocondrias
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En los complejos a lo
largo de toda la cadena
de transporte de
electrones se
desprenden grandes
cantidades de energía
libre que impulsan el
bombeo de protones
(iones H+) hacia el
exterior de la matriz
mitocondrial
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Acoplamiento quimiosmótico
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El transporte de electrones paso a paso, desde el NADH o el FADH2 hasta el O2 a través de los transportadores de electrones, da por resultado el bombeo de protones a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio entre las membranas mitocondriales interna y externa.
La diferencia de concentración de protones entre la matriz y el espacio intermembranoso genera diferencia de pH y de carga: potencial de membrana. Cuando los protones fluyen de regreso a la matriz siguiendo el gradiente protónico, se libera energía utilizable en la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi.
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• Los protones regresan a la matriz a través de un gran complejo enzimático, llamado ATP SINTASA.
• Formada por 2 complejos proteicos: F0 y F1.
• F1 proteina globular de 380 KDa. Compuesta por 9 subunidades: 3 α,3 β, 1 γ, 1δ, y 1 ε. Periférica a la membrana y unida mediante un cuello F0.
• Reside la capacidad de sintetizar ATP y la de hidrolizarlo.
• F0 complejo de proteína integral inserto en la membrana que forma un canal por donde pasan los protones.
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Cuando los protones descienden a lo largo delgradiente de energía, dicha energía se utiliza parasintetizar ATP.
De esta manera, el gradiente protónico que existe através de la membrana mitocondrial interna acopla lafosforilación con la oxidación.
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Proceso Sustrato Productos
Glucólisis Glucosa 2 ácido pirúvico
2
ATP
2 NADH
Entrada al ciclo de Krebs 2 ácido pirúvico 2 Acetil CoA
2 CO2
2 NADH
Ciclo de Krebs 2 Acetil CoA 4 CO2
2 GTP
(equiv. a 2 ATP)
6 NADH
2 FADH2
Glucosa 6 CO2
2 ATP
2 GTP
10 NADH
2 FADH2
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En las células eucariotas, el costo energético de transportar electrones
desde el NADH formado en la glucólisis, a través de la membrana interna de
la mitocondria, baja la producción neta de ATP a partir del NADH y FADH2
Resumen del rendimiento energético máximo obtenido por la oxidación
completa de glucosa
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Proceso Citosol Matriz
mitocondrial
Transporte
electrónico
Glucólisis 2 ATP
2 NADH 5 ATP
2 ATP
5 ATP
Respiración Ácido
pirúvico a
acetilCoA
2 x (1 NADH) 2 x (2,5 ATP) 5 ATP
Ciclo de
Krebs
2 x (1 ATP)
2 x (3 NADH)
2 x (1 FADH2)
2 x (1 ATP)
2 x (3 x 2,5)
2 x (1 x 1,5)
2 ATP
15 ATP
3 ATP
32 ATP
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Reacciones anapleróticas o de completamiento
Ciclo de Krebs: - obtención de ATP
- biosíntesis de:
Aminoácidos α cetoglutarato y oxalacetato
Porfirinas Succinato
Reacciones que reestablecen los niveles de los intermediarios del ciclo que se utilizan en otras rutas biosintéticas
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Piruvato + CO2 + ATP oxalacetato + ADP + Pi
Piruvato carboxilasa
Piruvato + CO2 + NADH + H malato + NADP
Malato deshidrogenasa