Catabolismo aerobio. CdeK y CTE.

Ciclo de Krebs
 Producción de acetil-CoA (acetato activado)
 Respiración celular. Definición. Ubicación en la célula. Objetivo.
Productos. Ecuación general. Fases.
 Ciclo de Krebs. Definición. Objetivo. Fases. Reacciones individuales.
Productos por cada vuelta del ciclo. Ecuación general. Carácter anfibólico.
Reacciones anapleróticas. Regulación. Resumen.
Membrana externa
Membrana interna
Espacio
intermembrana
Matriz
Mitocondria Crestas
RUTAS GENERADORAS DE ACETIL CoA
PROTEÍNAS
H2O
Aminoácidos
ALMIDÓN O GLUCOGENO
H2O
TRIACILGLICERIDO
H2O
Ác. grasos+Glicerol
Glucosa
Glucólisis
Desaminación
Transaminación
Piruvato
Descarboxilación
oxidativa
ACETIL-COA
CICLO DE
KREBS
β-oxidación
Respiración celular
Transferencia de electrones desde las moléculas
combustibles (Carbohidratos, Ácidos Grasos y Proteínas)
hasta el oxígeno molecular.
Este flujo electrónico es el impulsa la mayor producción de ATP
Procesos moleculares mediante
los que las células consumen O2
y producen CO2.
Amino
ácidos
Glucosa
Ácidos
grasos
Glucólisis
Fase I: Producción de Acetil CoA
Piruvato
Complejo de la
(3C)
piruvato
edeshidrogenasa
CO2
Acetil CoA
(2C)
eee-
Respiración celular
Fases
Fase I
•
Oxidación de moléculas combutibles orgánicas (glusidos,
ácidos grasos y algunos aminoácidos) hasta fragmentos
de dos átomos de carbono en forma de grupo acetilo del
Acetil-Coenzima A.
Fase II
Fase II: Oxidación del Acetil CoA
Citrato
Oxalacetato Ciclo
edel
Ácido
eCítrico
eCO2
eCO2
Incorporación de los grupos acetilo al Ciclo del Ácido
Cítrico para su oxidación enzimática hasta CO2.
Fase III: Transferencia de electrones y fosforilación oxidativa
NADH+H+
FADH2
e-
Fase III
Cadena
Respiratoria
(transferencia
de electrones)
ADP + Pi
•
2H+ + ½ O2
H2 O
•
Los electrones transportados por NADH y FADH2 se
Transfieren a los transportadores conocidos como
Cadena Respiratoria, liberándose una gran cantidad de
energía que se conserva en forma de ATP
ATP
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Origen metabólico del Acetil-CoA
citoplasma
Proteínas
Carbohidratos
Glucolisis
Piruvato
Piruvato
mitocondria
Reacción
Preparatoria
Acetil-CoA
Triacilglicéridos
Reacción preparatoria al Ciclo de Krebs
Descarboxilación oxidativa del piruvato a acetil coenzima A
(punto de control metabólico).
TPP
Lipoato
FAD
Piruvato
Complejo de la
piruvato deshidrogenasa
(E1 + E2 + E3)
+
Acetil CoA
ΔG’°= -33,4 kJ/mol
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Objetivo
Oxidación total de los
sustratos para la obtención
de energía.
Acetil-CoA
Mitocondria
①
Ciclo autocatalítico
Oxalacetato
→biosíntesis
⑧
Anfibólico
Citrato
②a
cis-Aconitato
Malato
NADH+H+
⑦
②b
FADH2
Fumarato
⑥
③
⑤
Succinato
GTP
(ATP)
Succinil
-CoA
Isocitrato
CO2
④
α-Cetoglutarato →biosíntesis
CO2
Ruta cíclica de reacciones enzimáticas para la oxidación del Acetil Coenzima A en condiciones aeróbicas
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Reacción N° 1: Formación del citrato (punto de control
metabólico).
+
Acetil CoA
Citrato sintasa
Oxalacetato
Citrato
ΔG’°= -32,2 kJ/mol
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Reacción N° 2: Formación del isocitrato a partir del citrato.
Aconitasa
Aconitasa
Citrato
Cis-Aconitato
Isocitrato
ΔG’°= 13,3 kJ/mol
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Reacción N° 3: Descarboxilación oxidativa del isocitrato a
α‒cetoglutarato y CO2 (punto de control metabólico).
NAD(P)HH + H+
NAD(P)+
Isocitrato
deshidrogenasa
②
③
①
Isocitrato
Oxalsuccinato
α‒Cetoglutarato
ΔG’°= -33,5 kJ/mol
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Reacción N° 4: Descarboxilación oxidativa de α‒cetoglutarato
a succinil-CoA y CO2 (punto de control metabólico).
TPP
Lipoato
FAD
+
Complejo de la
α‒Cetoglutarato deshidrogenasa
α‒Cetoglutarato
Succinil-CoA
ΔG’°= -33,5 kJ/mol
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Reacción N° 5: Fosforilación a nivel de sustrato (Conversión
del succinil-CoA en succinato)
a)
Succinil-CoA sintasa
Succinil-CoA
Succinato
ΔG’°= -2,9 kJ/mol
b)
GTP + ADP
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica
Nucleósido difosfato
quinasa
GDP + ATP
ΔG’°= 0 kJ/mol
Ciclo de Krebs
Reacción N° 6: Oxidación del succinato a fumarato
Succinato
deshidrogenasa
Succinato
Fumarato
ΔG’°= 0 kJ/mol
¿Por qué no se utiliza NAD en esta reacción de oxidación?
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Reacción N° 7: Hidratación del fumarato a malato
OH-
Fumarasa
Fumarato
H+
Fumarasa
Malato
ΔG’°= -3,8 kJ/mol
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica..
Ciclo de Krebs
Reacción N° 8: Oxidación del malato a oxalacetato
L - Malato
Malato
deshidrogenasa
Oxalacetato
ΔG’°= 29,7 kJ/mol
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
1.Condensación
Citrato sintasa
Acetil-CoA
①
Oxalacetato
8.Deshidrogenación
Malato deshidrogenasa
2.a.Deshidratación
Aconitasa
Citrato
⑧
②a
cis-Aconitato
Malato
NADH+H+
7.Hidratación
Fumarasa
⑦
NADH+H+
NADH+H+
②b
2.b.Hidratación
Aconitasa
FADH2
Isocitrato
Fumarato
⑥
③
6.Deshidrogenación
Succinato deshidrogenasa
⑤
Succinil
-CoA
Succinato
GTP
(ATP)
5.Fosforilación a nivel de sustrato
Succinil-CoA sintetasa
3.Descarboxilación oxidativa
Isocitrato dehidrogenasa
CO2
④
α-Cetoglutarato
CO2
4.Descarboxilación oxidativa
Complejo de la α‒cetoglutarato dehidrogenasa
Productos por vuelta del Ciclo de Krebs
Acetil-CoA
2 CO2
Ciclo de Krebs
3 NADH + H+
1 FADH2
1 GTP (1 ATP)
Ecuación general
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3H2O
2 CO2 + 3 NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoASH
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica.
Ciclo de Krebs
Carácter anfibólico
Reacciones anapleróticas
malato
deshidrogenasa
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Ác. α-cetoglutárico Alanina
E: Transaminasa
biosíntesis
reacción
anaplerótica
CH2
CH2
COOH
l
l
l
C=O
COOH
+
H
l
H2N – C – COOH
l
CH3
C=O
CH3
Ác. pirúvico
H
H2N – C – COOH
l
CH2
Alanina
+
Ác. glutámico
COOH
+
C=O
l
COOH
CH2
l
l
2.
reacción
anaplerótica
COOH
l
l
l
Ác. oxalacético
E: Transaminasa
biosíntesis
l
l
C=O
+
CH2
COOH
H
l
H2N – C – COOH
l
CH3
H
l
H2N – C – COOH
l
CH2
l
COOH
Ác. aspártico
l
COOH
l
1.
Carácter anfibólico
l
Ciclo de Krebs
CH3
Ác. pirúvico
Ciclo de Krebs
Reacciones anapleróticas
Reacción
Tejido(s) / Organismo(s)
Piruvato + HCO3- + ATP ↔ Oxalacetato + ADP+ Pi
Piruvato carboxilasa
Hígado, riñón
Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP ↔ Oxalacetato + GTP Corazón, músculo esquelético
PEP mm carboxilquinasa
Fosfoenolpiruvato + HCO3- + ATP ↔ Oxalacetato + Pi
PEP carboxilasa
Plantas superiores, levaduras y
bacterias
Piruvato + HCO3- + NAD(P)H + H+ ↔ Malato + NADP+
Enzima málica
Ampliamente distibuido en
procariotas y eucariotas
Piruvato
Complejo piruvato
deshidrogenasa
ATP, Acetil-CoA, NADH, Ácidos grasos
AMP, CoA, NAD+, Ca2+
Acetil-CoA
Complejo piruvato deshidrogenasa
• Enzima alostérica
• Modulada covalentemente
forma activa desfosforilada
forma inactiva fosforilada
NADH, Succinil-CoA, Citrato, ATP
ADP
Citrato sintasa
Oxalacetato
Regulación
del Ciclo de Krebs
Citrato
Isocitrato
Malato
deshidrogenasa NADH+H+
Malato
Isocitrato
deshidrogenasa
ATP
α‒cetoglutarato
Complejo
α‒cetoglutarato
deshidrogenasa
FADH2
Succinato
deshidrogenasa
Enzimas del Ciclo de Krebs
Ca2+, ADP
•
•
Succinil-CoA, NADH •
Ca2+
Succinil-CoA
GTP
(ATP)
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Disponibilidad de sustratos
Inhibición por acumulación de
producto
Inhibición por retroalimentación
de enzimas alostéricas que
catalizan
las
primeras
reacciones del ciclo.
Ciclo de Krebs
Resumen
Catabólico o anabólico?
Ubicación en la célula
Anfibólico
Mitocondria (matriz)
Objetivo
Oxidación total de los sustratos
Productos por vuelta
por cada Acetil-CoA
que ingresa
Reacciones que
representan el proceso
2 CO2
3 NADH + H+
Autocatalítico
1 FADH2
1 GTP (1 ATP)
Descarboxilación oxidativa (CO2 + NADH + H+)
Fosforilación a nivel de sustrato (GTP = ATP)
Oxidación (NADH+H+ y FADH2)
+ + FAD + GDP + Pi + 3H O
Acetil-CoA
+
3
NAD
2
Ecuación general del proceso
+
2 CO2 + 3 NADH + 3H + FADH2 + GTP + CoASH
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica
Feliz
día
Cadena de transporte de electrones
 Cadena de transporte de electrones. Definición. Ubicación en la
célula. Complejos constituyentes. Objetivo. Componentes de la
cadena respiratoria. Teoría Quimiosmótica de Mitchell.
Fosforilación oxidativa. Ecuación general. Reacciones que la
caracterizan. Aceptor electrónico final. Productos.
 Balance energético de la respiración celular.
 Energética de la cadena respiratoria.
Membrana externa
Membrana interna
Espacio
intermembrana
Cadena de Transporte de Electrones
• Ruta final común por la que fluyen hasta el
oxígeno los electrones obtenidos de
diferentes combustibles (carbohidratos,
ácidos grasos, aminoácidos).
Matriz
Mitocondria
Crestas
• Rutas y/o reacciones que suministran
potenciales de reducción: Ciclo de Krebs,
β‒oxidación,
Glucólisis,
reacción
preparatoria del ciclo de Krebs.
• Ubicación: Membrana mitocondrial interna.
• Organizada en 5 complejos proteicos:
I : NADH deshidrogenasa
II : Succinato deshidrogenasa
→Transporte de electrones
III: Citocromo bc1
IV : Citocromo c oxidasa
V : ATP sintasa → Cataliza la síntesis de ATP
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
v
Cadena de Transporte de Electrones
• Reacciones de óxido reducción:
Dador electrónico
e- + Aceptor electrónico
v
• Incluye:
1.-Transporte de electrónico desde los sustratos hasta el O2 , mediado por 4 complejos
proteicos → Liberación escalonada de energía (ΔG’°)
2.-Síntesis de ATP (fosforilación oxidativa) en el complejo proteico V (ATP sintasa)
→ Acoplada al transporte electrónico
• Objetivo: Oxidación total de los sustratos para la obtención de energía (ATP).
• Productos: H2O + ATP.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Cadena de Transporte de Electrones
Componentes
Enzimas
deshidrogenasas
piridín
dependientes
Coenzimas: NAD+/NADH; NADP+/NADPH
Ej.: Gliceraldehído 3P deshidrogenasa, complejo de la piruvato deshidrogenasa,
α‒cetoglutarato deshirogenasa, malato deshidrogenasa.
Enzimas
Grupos prostéticos FAD+/FADH2, FMN+/FMNH2
deshidrogenasas
flavín dependientes Ej.: Succinato deshidrogenasa.
Coenzima Q
(CoQ)
o
Ubiquinona
Benzoquinona con cadena isoprenoide larga (iposoluble). Portador móvil.
Citocromos
Proteínas con Fe asociado al grupo hemo. Transfieren electrones.
Fe3+ / Fe2+
Cit b, c1, c (portador móvil) , a, a3
Proteínas
ferro sulfuradas
(Fe-S)
Proteínas con Fe asociado al S (inorgánico o al de la Cis).
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Producto
(oxidado)
Sustrato
(reducido)
Piruvato
Isocitrato
α‒cetoglutarato
Malato
Cadena de Transporte de Electrones
(transportadores elctrónicos)
NAD+
FMNH2
NADH+H+
FMN
CoQ
Complejo I
NADH
deshidrogenasa
Fumarato
Succinato
Aceptor electrónico final
Fe2+
Fe3+
Fe2+
Cit bc1
Cit c
Cit aa3
Fe3+
Fe2+
Fe3+
½ O2
FADH2
FAD
CoQH2
Complejo II
Succinato
deshidrogenasa
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Complejo III
Cit bc1
Complejo IV
Citocromo c
oxidasa
H2O
Modelo Quimiosmótico de Mitchell
El flujo de electrones a través de los complejos I, III y IV
Bombeo de protones a través de
la membrana mitocondrial interna desde la matriz hacia el espacio intermembrana.
Espacio
intermembrana
espacio
intermembrana
Membrana
mitocondrial
interna
Fosforilar
v
matriz
Matriz
Gradiente de pH
ΔpH
(interno alcalino)
Energía generada por el
gradiente de protones
se acopla a la
Síntesis de ATP
(Complejo V)
ADP + Pi
ATP
ATP sintasa (membrana interna)
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Gradiente eléctrico
Δψ
(interno negativo)
Fosforilación oxidativa
Mecanismo por el cual la disminución de la energía libre
que acompaña la transferencia de electrones a lo largo
de la cadena respitaroria, se acopla a la formación de los
grupos fosfatos de contenido energético elevado del ATP
ADP + Pi
ATP
Importancia: Fundamental para todos los organismos
aeróbicos porque constituye su principal fuente de
energía.
Cadena de Transporte de Electrones, Síntesis de ATP
ADP + Pi
ATP
ΔG’°= 30,2 kJ/mol
Energía
+
≥ 30,5HkJ/mol
Energía
≥ 30,5 kJ/molH+
Energía
+
≥ 30,5HkJ/mol
Cit c
CoQ
++
NADH
NADH+ +HH
Piruvato
Isocitrato
α‒Cetoglutarato
Malato
NAD+
½ O2 + 2H+
FADH2
FAD+
Succinato
Gliceraldehído 3P*
(*lanzadera)
NADH
extramitocondrial
1 NADH + H+ (mitocondrial)
1 FADH2
1 NADH + H+ (extramitocondrial)
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
CteCteCte-
3 ATP
2 ATP
2 ATP
H2O
Balance energético
Degradación de una molécula de glucosa en la respiración celular
Glucosa
1ra fase
glucólisis
2 ATP
2 Gliceraldehído 3P
2 NADH+H+
CTe-
citosol
4 ATP*
4 ATP
2da fase
glucólisis
2 Piruvato
1 NADH+H+*
extramitocondrial
1 NADH+H+
1 FADH2
1 GTP
CTeCTeCTe-
4 CO2
2 ATP
2
NADH+H+
6
NADH+H+
CTe-
6 ATP
Reacción
preparatoria
2 Acetil CoA
3 ATP
2 ATP
1 ATP
2 FADH2
CTeCTe-
4 CO2
2 GTP
18 ATP
4 ATP
Ciclo
de Krebs
2 ATP
mitocondria
ATP netos=
38 ATP producidos
- 2 ATP consumidos
= 36 ATP/glucosa
32
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Unidad II. Metabolismo de Carbohidratos
Cadena de Transporte de Electrones
Liberación de energía durante el transporte de electrones
1.- Par redox
2.- Potencial de reducción estándar
3.- ΔG’° está relacionado con ΔE’°
4.- ΔG’° del ATP
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
1.- Pares redox
NADH+H+
NAD+
NADH+H+
FMN + 2e- + 2H+
FMN
FMNH2
Reacción de óxido reducción general
(donador y aceptor de electrones)
NAD+ + 2e- + 2H+
Par redox
E’°= -0,32 V
FMNH2
Par redox
E’°= -0,22 V
Componentes de las reacciones redox
2.- Potencial de reducción estándar (E’°)
Los pares redox difieren de su tendencia a perder electrones y se especifica por el potencial de
reducción estándar (E’°)
Tabla 19-2. Potenciales de reducción estándar (pH 7) de la cadena respiratoria y
transportadores de electrones relacionados
Reacción redox (media reacción)
E’° (V)
2H+ + 2e- → H2
NAD+ + H+ + 2e- → NADH
NADP+ + H+ + 2e- → NADPH
NADH deshidrogenasa (FMN) + 2H+ + 2e- → NADH deshidrogenasa (FMNH2)
Ubiquinona + 2H+ + 2e- → Ubiquinol
Citocromo b (Fe3+) + e- → Citocromo b (Fe2+)
Citocromo c1 (Fe3+) + e- → Citocromo c1 (Fe2+)
Citocromo c (Fe3+) + e- → Citocromo c (Fe2+)
Citocromo a (Fe3+) + e- → Citocromo a (Fe2+)
Citocromo a3 (Fe3+) + e- → Citocromo a3 (Fe2+)
½ O2 + 2H+ + 2e- → H2O
-0,414
-0,320
-0,324
-0,30
0,045
0,077
0,22
0,254
0,29
0,35
0,8166
aceptor electrónico final
>> ceder e-
>> aceptar e-
3.- ΔG’° está relacionada con ΔE’°
El cambio de energía libre está directamente relacionado con la magnitud
del cambio del potencial estándar
ΔG’° = -n F ΔE’°
ΔG’° = Variación de la Energía Libre Estándar de Gibbs (pH 7)
n = Número de electrones transferidos (2)
F = Constante de Faraday
(95, 5 kJ mol-1 V-1 o 23, 062 kcal mol-1 V-1)
Calcular la energía
ΔE’° = Diferencia de Potencial Estándar (Voltios)
desprendida
durante el
= (E° aceptor – E° dador)
transporte
electrónico.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
4.- ΔG’° del ATP
Energía libre estándar de
formación del ATP
∆G’°= 30,5 kJ /mol
30,2 kJ mol-1
ADP + Pi → ATP + H2O
E: ATP sintasa
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Energética de la Cadena de Transporte de Electrones
ΔG’° = -n F ΔE’°
1.-Cálculo de ΔG’° desde el NADH + H+ hasta el O2
Transferencia de un par de equivalentes electrónicos desde el NADH + H+
(E’°= -0,32 V) hasta el O2 (E’°= 0,82 V).
NADH + H+ + ½ O2
NAD+ + H2O
ΔG’°= – 2 x 95,5 KJ mol-1 V-1 x (0,82 V – (– 032 V)
ΔG’° = – 217,7 KJ mol-1
2.-Energía libre estándar de formación del ATP
ADP + Pi
ATP + H2O
ΔG’° = 30,5 KJ mol-1
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
Eficacia en la recuperación de la energía durante la fosforilación oxidativa
NADH + H+ + 1/2O2
ADP + Pi
%Eficacia=
NAD+ + H2O
ATP + H2O
3 x 30,5 KJ mol-1
217,7 KJ mol-1
ΔG°= – 217,7 KJ mol-1
ΔG° = 30,5 KJ mol-1
* 100 = 42%
Ecuación global de la respiración
Glucosa + 6O2 + 36 Pi + 36ADP
6CO2 + 36ATP + 42H2O
ΔG° = – 2861,1 KJ mol-1
Eficacia global en la recuperación de la energía en la oxidación completa de la glucosa
Glucosa + 6O2
6CO2 + 6H2O
36Pi + 36ADP
36ATP + 36H2O ΔG° = 36 x 30,5 KJ mol-1
= 1098 KJ mol-1
%Eficacia=
1098 KJ mol-1
2861,1 KJ mol-1
* 100 = 38%
ΔG° = – 2861,1 KJ mol-1
ECUACIONES DE LAS RUTAS CATABÓLICAS AERÓBICAS
Cadena de Transporte de Electrones
NADH + H+ + ½ O2
NADH + 2H2O
Reacción que representa el proceso → oxidaciones
Ej.: Cit b-Fe2+
Cit c1-Fe3+
Cit b-Fe3+
Cit c1-Fe2+
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Carbohidratos. Metabolismo.
Cadena de Transporte de Electrones
Resumen
Catabólico o anabólico?
Catabólico
Ubicación en la célula
Mitocondria (membrana mitocondrial interna)
Objetivo
1.-Transferencia de e- hasta el O2 mediado por proteínas y
un compuesto lipídico.
2.-Síntesis de ATP (fosforilación oxidativa) acoplada al
transporte de e-
Rutas que suministran
potenciales de reducción
(carbohidratos)
Reacciones que
representan el proceso
Equivalencias de los
potenciales de reducción
en términos de ATP
Ecuación general del proceso
• Ciclo de Krebs (NADH + H+ y FADH2 en la mitocondria)
• Glucólisis (NADH + H+ extramitocondrial)
Oxidaciones
1 NADH+H+ (mitocondrial)
1 FADH2
1 NADH+H+ (extra mitocondrial)
NADH + H+ + ½ O2
*Lanzadera glicerol 3P
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
CTeCTeCTe-
3 ATP
2 ATP
2 ATP*
NADH + 2H2O
Feliz
día
CICLO DE KREBS Y CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
Objetivo
-Transferencia de electrones hasta el oxígeno
molecular
-Síntesis de ATP (Fosforilación Oxidativa) →
procesos de biosíntesis, mecánico y de
transporte celular.
Membrana externa
Membrana interna
Espacio
intermembrana
Matriz
Ciclo
de
Krebs
Matriz
mitocondrial
Mitocondria
Crestas
H+
NAD+
FADH2
NADH+H+
II
eI
e-
e-
ee-
ADP+Pi
e-
ATP
ATP
ADP +Pi
FAD
e-
CoQ
e-
Citc
e-
e-
e-
IV
V
e-
ATP
ATP
ATP/ADP
translocasa
V
III
½ O2 + 2H
H2O
Espacio
intermembrana H+
H+
H+
H++
Fosforilación oxidativa
Teoría Quimiosmótica
de Mitchell
ADP
Transporte electrónico se acopla a la síntesis
de ATP (fosforilación oxidativa).
Reacciones que representan el proceso
reacciones de óxido reducción.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Unidad II. Carbohidratos. Metabolismo.
NADH
par e-
O2 → ΔG°= (-)
escalonada
42
SÍNTESIS DE ATP
(MODELO QUIMIOSMÓTICO)
El flujo de electrones a través de los complejos I, III y IV da lugar al bombeo de protones a través de
la membrana mitocondrial interna.
La matriz se hace alcalina con respecto al espacio intermembrana.
Se crea un gradiente de protones que sumistra la energía (fuerza protón motriz) para la síntesis de
ATP a partir de:
ADP + Pi
ATP
ATP sintasa (membrana interna)
matriz
2H+
Espacio
intermembrana
IV + + +
+
+
4H+ Cit c
4H+
+ + + +
+
Q
I
-
NADH+H+
NAD+
II
-
Fumarato
Succinato
Matriz
III
½O2 +
H2O
2H+
ADP+Pi
ATP
--
F1
H+
+
F0
+ +
+
+
---
espacio
intermembrana
Fuerza protón motriz
+
---43
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Unidad II. Metabolismo de Carbohidratos.
Potencial de reducción estándar (E°)
• Los pares redox difieren de su tendencia a perder electrones y se especifica por
el potencial de reducción estándar (E°)
• Cuanto más negativo es el potencial de reducción estándar (E°) de un par redox,
mayor es la tendencia a perder electrones del miembro reductor de ese par
• Cuanto más positivo es el potencial de reducción estándar (E°) de un par redox,
mayor es la tendencia a aceptar electrones del miembro oxidante de ese par.
Potencial de
reducción estándar
Menor afinidad
por los e-
Mayor afinidad
por los e-
Tabla 19-2. Potenciales estándar de reducción (pH 7) de la cadena respiratoria
transportadores de electrones relacionados
Reacción redox (media reacción)
2H+ + 2e- → H2
NAD+ + H+ + 2e- → NADH
NADP+ + H+ + 2e- → NADPH
NADH deshidrogenasa (FMN) + 2H+ + 2e- → NADH deshidrogenasa (FMNH2)
Ubiquinona + 2H+ + 2e- → Ubiquinol
Citocromo b (Fe3+) + e- → Citocromo b (Fe2+)
Citocromo c1 (Fe3+) + e- → Citocromo c1 (Fe2+)
Citocromo c (Fe3+) + e- → Citocromo c (Fe2+)
Citocromo a (Fe3+) + e- → Citocromo a (Fe2+)
Citocromo a3 (Fe3+) + e- → Citocromo a3 (Fe2+)
½ O2 + 2H+ + 2e- → H2O
aceptor electrónico final
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
E’° (V)
-0,414
-0,320
-0,324
-0,30
0,045
0,077
0,22
0,254
0,29
0,35
0,8166
y
Fosforilación oxidativa → Síntesis de ATP en la Cadena de Transporte de electrones
Modelo Quimiosmótico de Mitchell
El flujo de electrones a través de los complejos I, III y IV da lugar al bombeo de
protones a través de la membrana mitocondrial interna.
La matriz se hace alcalina con respecto al espacio intermembrana.
Se crea un gradiente de protones que sumistra la energía (fuerza protón motriz) para la
síntesis de ATP a partir de:
ADP + Pi
ATP
ATP sintasa (membrana interna)
matriz
2H+
4H+ Cit c
4H+
+ + + +
+
Q
I
-
NADH+H+
NAD+
II
-
Fumarato
Succinato
Matriz
III
½O2 +
Espacio
intermembrana
IV + + +
+
+
H2O
2H+
ADP+Pi
ATP
--
F1
H+
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
+
F0
+ +
+
+
---
espacio
intermembrana
Fuerza protón motriz
+
----
2.- Potencial de reducción estándar (E°)
• Los pares redox difieren de su tendencia a perder electrones y se especifica por
el potencial de reducción estándar (E°)
GTP century
GTP GTP
Tabla 19-2. Potenciales estándar de reducción (pH 7) de la cadena respiratoria y
transportadores de electrones relacionados
Reacción redox (media reacción)
E’° (V)
2H+ + 2e- → H2
NAD+ + H+ + 2e- → NADH
NADP+ + H+ + 2e- → NADPH
NADH deshidrogenasa (FMN) + 2H+ + 2e- → NADH deshidrogenasa (FMNH2)
Ubiquinona + 2H+ + 2e- → Ubiquinol
Citocromo b (Fe3+) + e- → Citocromo b (Fe2+)
Citocromo c1 (Fe3+) + e- → Citocromo c1 (Fe2+)
Citocromo c (Fe3+) + e- → Citocromo c (Fe2+)
Citocromo a (Fe3+) + e- → Citocromo a (Fe2+)
Citocromo a3 (Fe3+) + e- → Citocromo a3 (Fe2+)
½ O2 + 2H+ + 2e- → H2O
-0,414
aceptor electrónico final
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 2. Metabolismo de Carbohidratos.
>> ceder e-
-0,320
-0,324
-0,30
0,045
0,077
0,22
0,254
0,29
0,35
0,8166
>> aceptar e-