Cadena+Respiratoria

BIOQUÍMICA I
LA MITOCONDRIA
Organelo semiautónomo de doble membrana:
– Membrana
externa: permeable a la mayor parte de
metabolitos.
– Membrana interna: permeabilidad selectiva,
pliegues o crestas. Necesidad de transportadores.
presenta
Espacio intermembrana: Adenilil cinasa y Creatina
cinasa.
Matriz: enzimas solubles del CAC y de la B-oxidación.
El número de mitocondrias por célula varía,
dependiendo del tipo de tejido.
Cadena respiratoria
CADENA RESPIRATORIA
Transporte de equivalentes reductores.
Localización:

Superficie interna de la membrana mitocondrial interna de todas
las células que contienen mitocondrias.
Constitución:
 Por varios elementos, unos a continuación de otros.
 Se ordenan por el potencial REDOX.
 Los e- o el H+, fluyen a través de la cadena de forma
escalonada,
desde
los
compuestos
electronegativos al más electropositivo.
más
CADENA RESPIRATORIA
Componentes Móviles.
UBIQUINONA: Coenzima Q (CoQ)
 Tiene estructura semejante
a la vitamina K y E.
 Recoge equivalentes
reductores fijados a los
complejos I y II y los pasa a los citocromos.
CADENA RESPIRATORIA
Componentes Móviles.
CITOCROMO c:
 Pequeña proteína con grupo hemo localizada en la
superficie externa de la membrana mitocondrial
interna.
 Conecta el transporte de electrones entre los
complejos III y IV.
CADENA RESPIRATORIA
Componentes Fijos: Oxidación del NAD
COMPLEJO I: (NADH –Ubiquinona oxido reductasa).
 Consta de 30 subunidades polipeptídicas.
 En una de las subunidades, una proteína contiene una
FMN (flavin mononucleotido) como cofactor.
 Ocurre translocación (bombeo de protones a través de
la membrana, desde la matriz mitocondrial hacia el
espacio intermembrana).
 El sitio de unión con el NADH se encuentra en la
matriz.
 El NADH proviene de CAT (ciclo del ácido
tricarboxílico) y también de otras enzimas.
CADENA RESPIRATORIA
Componentes Fijos: Oxidación del
succinato
COMPLEJO II: (succinato deshidrogenasa).
 Atraviesa estructuralmente la membrana mitocondrial




interna.
Sitio activo expuesto hacia la matriz.
Presenta 5 subunidades, con centro ferrosulfurado
(Fe-S) y hemo, que participan en paso de electrones
desde succinato a la Q.
No hay translocación de electrones.
Malonato es inhibidor competitivo.
CADENA RESPIRATORIA
Componentes Fijos: Citocromos
COMPLEJO III:
 Formado por citocromo b y citocromo c1.
 Citocromo b:
citocromo b 555
citocromo b 562.
 Contiene proteína hierro – azufre, de Rieske.
 Presenta 8 subunidades.
 Inhibido por la Antimicina A (sustancia antibiótica
producida por especies de streptomyces).
 Hay translocación de protones.
CADENA RESPIRATORIA
Componentes fijos: Citocromos
COMPLEJO IV: (cit. c oxidasa o cit. aa3)
 Acepta electrones del citocromo c por el exterior de la




membrana interna y los transfiere al interior de la
membrana.
Estos electrones reducen al O2 formándose agua.
Contiene 7-9 polipéptidos.
Componente activo: dos centros hemo de citocromos
a y a3; y dos átomos de cobre.
Hay translocación de protones
BIOQUÍMICA I
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Explica como la energía generada en la
oxidación mitocondrial (oxidación de nutrientes) se
convierte en ATP.
Relación P/O:
 Es el número de moléculas de ATP sintetizadas por
par de electrones transportados a través de la cadena
respiratoria.
 NADH: 2.5 ATP.
FADH: 1.5 ATP.
El acoplamiento entre la oxidación y la síntesis
del ATP es indirecto.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
 Estructura del complejo V (ATP
sintasa):
 Presenta 5 proteínas: α,β,γ,δ,ε.
 F1: se proyecta hacia la matriz,
conectando a Fo por el tallo.
Consta de 3 dímeros de
subunidades αβ y subunidades
δ, γ, ε.
 Fo: incluido en la membrana
mitocondrial interna.
composición de subunidades
es muy variable.
 Función: síntesis del ATP.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Mecanismo: tres teorías.
1. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO QUÍMICO:




Postula que la energía liberada se utiliza
directamente para la síntesis de ATP.
Fosforilación a nivel del sustrato.
Intermediarios activos nunca se encontraron.
En desuso.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Mecanismo: tres teorías.
2. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO
CONFORMACIONAL:




La energía liberada hace que una proteína
adquiera
determinada
conformación
termodinámica inestable.
Cuando la proteína volviera a su conformación
más estable, la liberación de energía se utilizaría
para la impulsar la síntesis de ATP.
No se encontraron proteínas respiratorias.
En desuso.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Mecanismo: tres teorías.
3. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO
QUIMIOSMÓTICO:



Propuesta en 1961 por el bioquímico británico
Peter Mitchell.
La energía del transporte eléctrico hace que se
bombee protones fuera de la matriz mitocondrial
al espacio intermembranal, mediante un sistema
de transporte activo.
Los protones del exterior tienen una tendencia
termodinámica de volver a pasar al interior, para
igualar el pH a ambos lados de la membrana.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Mecanismo: tres teorías.
3. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO
QUIMIOSMÓTICO: (…)


Cuando los protones vuelven a entrar en la
matriz, esa energía se gasta y parte de ella
se utiliza para impulsar la síntesis de ATP.
Interviene el complejo FoF1.
La energía que se libera cuando el H+ pasa por el canal se aprovecha para
impulsar la síntesis de ATP, catalizada por la porción F1.
Hay conversión de la energía de la respiración en energía osmótica.
BIOQUÍMICA I
FOTOSÍNTESIS
 GENERALIDADES:
 Proceso por el cual se forman carbohidratos.
 Utiliza como sustratos al CO2 y H2O.
 La luz solar es la fuente de energía.
LA FOTOSÍNTESIS PROPORCIONA CARBOHIDRATOS PARA
LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA, FIJA EL CO2 Y ES LA
PRINCIPAL FUENTE DE O2 ATMOSFÉRICO.
FOTOSÍNTESIS
GENERALIDADES:
Se considera la inversa de la reacción de oxidación
de los carbohidratos.
 RESPIRACIÓN:
 FOTOSÍNTESIS:
FOTOSÍNTESIS
 CICLO DEL CARBONO:
FOTOSÍNTESIS
ORGANISMOS:
Principalmente:
 Plantas.
 Algas.
 Bacterias:
• Cianobacterias.
• Bacterias sulfúricas verdes.
• Bacterias sulfúricas púrpuras
FOTOSÍNTESIS
DIVISIÓN:
 REACCIONES LUMINOSAS.
 REACCIONES OSCURAS.
HOY ANALIZAREMOS …
LAS REACCIONES LUMINOSAS
ES DECIR…
CADENA DE TRANSPORTE FOTOELÉCTRICA
Y FOTOFOSFORILACIÓN
FOTOSÍNTESIS
CLOROPLASTO:
 Organelo donde se desarrolla




la fotosíntesis.
Presente en plantas
superiores y algas.
En plantas se encuentran
en células mesófilas.
Cada célula puede tener entre 20 a 50 cloroplastos.
Diámetro: 4 – 6 µm.
TILOCAOIDE
ESTROMA
: absorción de luz y reacciones luminosas.
: reacciones oscuras.
REACCIONES LUMINOSAS
ENERGÍA DE LA LUZ:
 Un haz de luz es una corriente de partículas
luminosas = fotones.
 Cada fotón tiene una unidad de energía = cuanto.
REACCIONES LUMINOSAS
 PIGMENTOS DE ABSORCIÓN DE LUZ:
 Para




capturar la energía luminosa, los organismos
fotosintéticos utilizan pigmentos.
Los pigmentos absorben de manera eficiente la luz entre
VIS e IR próxima.
Estos pigmentos se llaman CROMÓFOROS.
Un cromóforo absorbe luz de una longitud específica.
Los pigmentos más abundantes en las plantas son:


CLOROFILA a.
CLOROFILA b.
 También hay pigmentos accesorios:
 β-caroteno.
 Ficocianina.
 Ficoeritrina.
REACCIONES LUMINOSAS
 PIGMENTOS DE
ABSORCIÓN DE LUZ:
CLOROFILA (a y b):
 Presente
en
plantas
superiores y algas.
 Análoga a la hemoglobina
(en vez de Fe++, hay Mg++).
 Absorben la luz del azul
oscuro y del rojo (refleja
el verde).
 Se encuentra en la
membrana de los
tilacoides.
REACCIONES LUMINOSAS
PIGMENTOS DE ABSORCIÓN DE LUZ:
β-caroteno y Ficocianina:
FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
FOTOSISTEMAS:
 Unidad estructural dedicada a absorber fotones de luz
y recuperar parte de su energía en forma química.
 Se encuentran en la membrana del tilacoide.
 Conformación:
ANTENA: clorofila + pigmentos accesorios.
 CENTRO DE REACCIÓN: 2 moléculas de clorofila.

FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DE RESONANCIA
EN UN COMPLEJO DE CAPTACIÓN DE LUZ
FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
FOTOSISTEMAS:
 Hay dos fotosistemas:
 FOTOSISTEMA I
 FOTOSISTEMA II
(PSI)
(PSII)
FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
FOTOSISTEMA II (PSII): fragmentación de agua.
 Cada
PS se considera como una cadena de
transporte electrónico.
 El fotón es conducido a una clorofila centro de
reacción denominado P680.
 El P680 se excita, esto hace que transfiera 1e- a la
PLASTOQUINONA.
FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
FOTOSISTEMA II (PSII): fragmentación de agua.
 Luego interacciona con el cit bf (citocromos + proteína
Fe-S).
FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
FOTOSISTEMA I (PSI): producción de NADPH.
 Contiene una clorofila centro de reacción denominada
P700.
 Cuando se excita este sistema, se libera un e-.
 Luego se libera NADPH al estroma.
FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS
 REACCIÓN GLOBAL DE LA FASE LUMINOSA: