formación de atp por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •en las etapas i y ii del...

42
Formación de ATP por la cadena transportadora de electrones Fotosíntesis Capítulo 17 Bioquímica

Upload: lekien

Post on 18-Sep-2018

217 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Formación de ATP por la cadena

transportadora de electrones

Fotosíntesis

Capítulo 17

Bioquímica

Page 2: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Introducción

• La oxidación de glucosa, por glucólisis, la oxidación

del piruvato y el ciclo del ácido cítrico generan un

total de 10 NADH, 2 FADH2 y 4 enlaces

fosfoanhídrido a nivel de sustrato (2 ATP y 2 GTP) y

cada uno de los 6 carbonos de la glucosa se oxidan

a CO2.

• En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del

ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos se

transfieren a los cofactores, sólo una mínima

cantidad de la energía se transforma en ATP o GTP.

Page 3: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Introducción

• El resto de la energía oxidativa de los alimentos

está en forma de electrones con un alto potencial de

transferencia en los cofactores reducidos (NADH y

FADH2).

• La energía que almacenan los cofactores se extrae

utilizando O2 molecular como aceptor final de

electrones (agente oxidante).

• Los electrones del NADH y FADH2 no pasan

directamente al O2, sino a través de una serie de

transportadores.

Page 4: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Introducción

• Estos transportadores que se encuentran en la

membrana interna de la mitocondria forman una

cadena de transporte de electrones.

• Esta manera de transportar electrones permite

disponer de una gran cantidad de energía libre.

• Una parte de esta se energía se utiliza para

bombear protones a través de la membrana

interna de la mitocondria, con lo cual se genera

un gradiente transmembranal de protones

Page 5: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Introducción

• La energía liberada por este gradiente dirige la

síntesis de ATP.

• La reacción química de fosforilación es cataliza

por el complejo enzimático ATP sintasa.

• Los procesos combinados de transporte de

electrones y síntesis de ATP (fosforilación

oxidativa) corresponden a la etapa final del

metabolismo aeróbico.

Page 6: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 7: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

1. Transporte de electrones en la

mitocondria

• Los componentes de la cadena transportadora de

electrones están acomodados en la membrana en

paquetes llamados ensamblajes respiratorios.

• La membrana interna posee, además, pequeñas esferas

en forma de botones que se proyectan desde la

superficie hasta la matriz.

• En estas protuberancias, llamadas F1, se encuentran los

componentes del complejo ATP sintasa y se lleva el

acoplamiento del transporte de electrones y producción

de ATP.

Page 8: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Anatomía bioquímica de una

mitocondria

• Las circunvoluciones (crestas) de la membrana

interna le confieren una gran área superficial.

• La membrana interna de una sola mitocondria del

hígado puede tener más de 10,000 conjuntos de

sistemas de transferencia de electrones (cadenas

respiratorias) y de moléculas de ATP sintasa.

Page 9: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 10: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

1. Transporte de electrones en la

mitocondria • Los electrones que se retiran de los nutrientes y los

intermediarios metabólicos formados durante las

reacciones oxidativas, son transferidos a los cofactores

NAD+ y FAD mediante deshidrogenasas.

• Las células tienen un número restringido de cofactores

oxidados NAD+ y FAD.

• Las oxidaciones de los cofactores reducidos tienen dos

consecuencias

– Regenerar NAD+ y FAD

– Síntesis de ATP.

Page 11: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 12: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

La cadena de transporte de electrones

• Los electrones son transferidos desde el NADH y

FADH2 hacia el O2, a través de una serie de

transportadores que en conjunto se denomina

cadena respiratoria transportadora de electrones y

está conformada por cuatro complejos:

– Complejo I: NADH - Coenzima Q reductasa

– Complejo II: succinato - Coenzima Q reductasa

– Complejo III: citocromo c - reductasa

– Complejo IV: citocromo c - oxidasa

Page 13: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 14: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

La cadena de transporte de electrones

• La cadena transportadora de electrones tiene

dos características importantes:

– Tiene un orden definidos en la cadena

– Se puede obtener energía tras la oxidación de

NADH y FADH2.

• Los transportadores se colocan en orden

creciente de afinidad electrónica; así los

electrones pueden fluir espontáneamente desde

un transportador al siguiente.

Page 15: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

La cadena de transporte de electrones

• Los electrones fluyen a favor de la energía.

• Los electrones de NADH están en el nivel más

alto de energía de todos los transportadores.

• El NADH es un agente reductor fuerte (el

transportador más eficaz).

• Los electrones de NADH pasan al complejo I el

cual se compone de proteínas con FMN y

agrupamientos hierro – azufre.

Page 16: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

La cadena de transporte de electrones

• Los conglomerados Fe-S, que son parte del complejo

II y de la acetil Co-A deshidrogenasa, oxidan FADH2.

• En esta forma los electrones de los dos cofactores

(NADH y FADH2) entran en la cadena de transporte

de electrones, por ramas separadas que convergen

en la CoQ.

• Los electrones de la forma reducida de esta

coenzima son transportados por el complejo III al

citocromo c.

Page 17: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

La cadena de transporte de electrones

• Finalmente los electrones son transportados

hacia el O2 a través del complejo IV.

• El orden de los transportadores también refleja

su cercanía física en la membrana interna.

• Los niveles de energía relativa de los

transportadores de electrones se cuantifican con

los potenciales de reducción estándar.

Page 18: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

• La reducción completa

de la ubiquinona requiere

dos electrones y dos

protones y se produce en

dos pasos a través del

radical semiquinona a

intermedio.

Page 19: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Grupos prostéticos de los citocromos

• Cada grupo está formado por cuatro anillos penta-

atómicos nitrogenados en una estructura cíclica

llamada porfirina.

• Los cuatro átomos de nitrógeno están coordinados

por con un ión Fe central que puede ser Fe2+ o

Fe3+.

• La ferroprotoporfirina IX se encuentra en los

citocromos de tipo b y en la hemoglobina y

mioglobina.

Page 20: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Grupos prostéticos de los citocromos

• El hemo c está unido covalente a la proteína del

citocromo c mediante enlaces tioéter con dos

residuos de cisteína.

• El hemo a, que se encuentra en los citocromos

de tipo a, tiene una cola isoprenoide larga unida

a uno de los anillos penta-atómicos.

• El sistema de dobles enlaces conjugados del

anillo de la porfirina explica la absorción de la

luz visible por estos hemos.

Page 21: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 22: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 23: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

FOTOSÍNTESIS

Page 24: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 25: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 26: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 27: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 28: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 29: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 30: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 31: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 32: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 33: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 34: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 35: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 36: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 37: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 38: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 39: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 40: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 41: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos
Page 42: Formación de ATP por la cadena transportadora de … · 2015-06-27 · •En las etapas I y II del catabolismo y del ciclo del ácido cítrico, donde los electrones de los sutratos

Formación de ATP por la cadena

transportadora de electrones

Fotosíntesis

Capítulo 17

Bioquímica