Cadena respiratoria en la mitocondria. Ordenamiento y elementos. Cadena respiratoria en relación a diferentes sustratos,. Mecanismos de transporte de electrones. Inhibidores de los procesos de óxido reducción biológica. Prof. Mg. Angel Alfredo Larios Canto BIOQUIMICA MEDICA 2012 Fig. 1 Simplified scheme describing the steady-state NADH oxidation and NAD+ reduction by complex I. Shadowed numbered circles are designation for distinct intermediates ; NADH/NAD+ interaction with NADH: Ubiquinone oxidoreductase (complex I) BBA - Bioenergetics (July 2008), 1777 (7-8), pg. 729-734 Andrei D. Vinogradov SECUENCIA DEL TRANSPORTE DE ELECTRONES • La energía libre necesaria para generar ATP e extrae de la oxidación del NADH y del FADH2 mediante la cadena de transporte electrónico, una sucesión de cuatro complejos proteicos a través de los cuales pasan los electrones desde potenciales estándar de reducción bajos a elevados • Los electrones se transportan desde los Complejos I y II al Complejo III mediante el coenzima Q (CoQ o ubiquinona; denominada así debido a su ubicuidad en los organismos que respiran), • Desde el Complejo III al Complejo IV mediante la proteína periférica de membrana citocromo c Transporte de Electrones La cadena respiratoria esta formada por cuatro complejos: tres bombas de protones y una conexión física con el ciclo del acido cítrico. Cadena de Transporte de electrones mitocondrial. Se indican la ruta de transferencia de electrones (negro) y las bombas de protones en (rojo ). La CoQ (Q) soluble en la membrana transfiere los electronos entre los complejos I y III y el citocromo c (Cit c), una proteína de membrana periférica, lo hace entre los complejos III y IV. El complejo II ( que no se muestra) transfiere los electrones desde el succinato hacia la CoQ Componentes de la cadena de transporte de electrones Estructuras de los agrupamientos comunes de hierroazufre. a) Un agrupamiento [ Fe - S ], b) Un agrupamiento [ 2Fe - 2S ] y c) Un agrupamiento [ 4Fe - 4S ]. El agrupamiento [3Fe 4S] se asemeja a un agrupamiento [ 4Fe - 4S ], al que se le elimino uno de sus iones Fe. Nótese que, mientras que los iones Fe y S2 del agrupamiento [ 4Fe - 4S ] forman lo que aparenta ser un cubo distorsionado, la estructura es en verdad dos tetaedros interpenetrados de iones Fe y S2 . Estados de oxidación de las coenzimas del complejo I A. FMN y B. CoQ. Ambos forman estados semiquinona radicales libres estables Los tres saltos en el potencial de reducción entre NADH, CoQ, citocromo c y O2 son cada uno de magnitud suficiente para conducir la síntesis de ATP . De hecho, los saltos de potencial redox corresponden a los puntos de inhibicion de la rotenona ( o el amital), la antimicina o el CN Esta reacción redox no libera suficiente energía libre para sintetizar ATP; funciona solo para introducir los electrones del FADH2 en la cadena de transporte electrónico Q-citocromo c oxidoreductasa Complejo III y como citocromo reductasa Dos moléculas de QH2 se unen de forma consecutiva al complejo, cada uno cediendo dos electrones y dos H+ . Liberándose en el lado citoplásmico de la membrana. Los dos electrones viajan a través del complejo a diferentes destinos, 1. Un electrón fluye primero al complejo 2Fe-2S del centro Rieske, después al citocromo c1, y finalmente a una molécula de citocromo c oxidado – reducido, difundiendo y alejándose de la cadena. 2. Segundo electrón atraviesa los dos grupos hemo del citocromo b hasta una ubiquinona oxidada unida a un segundo centro de unión . Esta molécula de Quinona (Q) se reduce a una unión radical semiquinona Q- por medio del electrón de la primera molécula de QH2. 3. Tras la unión de la segunda del electrón de la segunda molécula de QH2, este anión radical quinona incorpora dos protones del lado de la matriz para formar QH2 , esta captura contribuye a la formación del gradiente de protones 4. En resumen, cuatro protones se liberan en el lado citoplásmico, y dos protones se capturan de la matriz mitocondrial Los cambios en los potenciales estándar de reducción de un par de electrónico , mientras atraviesa sucesivamente los complejos I, III, y IV equivalen a cada paso, a suficiente energía libre para propulsar la síntesis de una molécula de ATP La citocromo c oxidasa cataliza la reducción del oxigeno molecular a agua Cuatro electrones se dirigen al O2 para reducirlo completamente a H20, y a la vez, los protones se bombean desde la matriz al lado citoplásmico MMI La mayor cantidad posible de esta energía libre debe retenerse en forma de gradiente de protones para la posterior síntesis de ATP Estructura y Funcionamiento de la ATP Sintasa o complejo V. El ATP formado debe salir al citoplasma para ser utilizado en los procesos anabólicos. El ADP y el Pi generados deben transportarse al interior de las mitocondrias para que se produzca de nuevo la síntesis de ATP El funcionamiento de la cadena de transporte de electrones se dilucido por medio del uso de inhibidores Se establece el orden del flujo de los electrones a través de los complejos de la cadena de transporte electrónico
