Download Bioquimica Basica Unidad V

PROPEDÉUTICO DE ODONTOLOGÍA
BIOQUÍMICA BÁSICA
2012
Dagmar Stojanovic de Malpica Ph D
Escuela de Biología, Facultad de Ciencias, U.C.V.
PROPEDÉUTICO DE ODONTOLOGÍA, UCV
UNIDAD V. PANORÁMICA
DEL METABOLISMO CENTRAL
D. Stojanovic de Malpica, Ph D
PROPEDÉUTICO DE ODONTOLOGÍA, UCV
CONCEPTOS BÁSICOS
D. Stojanovic de Malpica, Ph D
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Metabolismo
§  Los seres vivos son máquinas químicas
§  Obtienen sus componentes y energía mediante
reacciones químicas
§  Al conjunto de reacciones químicas en un ser
vivo se denomina metabolismo
§  La inmensa mayoría de las reacciones químicas
se producen en el interior de la célula
§  Por ello es imprescindible conocer el
metabolismo celular para comprender el
metabolismo general de un individuo
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Mapa metabólico en una célula
La célula tiene un intricado mapa de reacciones químicas,
no obstante existen rutas comunes con un mismo destino
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e interconectadas con otros destinos
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Catabolismo
§ 
§ 
§ 
Reacciones químicas conducentes a la
degradación de nutrientes orgánicos
(carbohidratos, aminoácidos y grasas, ricos en
energía libre) en productos sencillos (CO2, H20
y NH3)
Son exergónicas
Parte de la energía liberada se utiliza para:
Sintetizar ATP, NADH + H+, NADPH + H+ , y
FADH2
Mantener la direccionalidad de las reacciones
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Anabolismo
§ 
§ 
§ 
Reacciones químicas conducentes a la síntesis
de macromoléculas (polisacáridos, proteínas,
ácidos nucleicos) a partir de moléculas
precursoras sencillas (monosacáridos,
aminoácidos, nucleótidos )
Son endergónicas
Requieren del suministro de energía como
ATP y NADPH + H+
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El ATP vincula el catabolismo con el anabolismo
Nutrientes
que contienen
energía libre:
Carbohidratos
Grasas
Proteínas
Productos finales
carentes de
Energía:
CO2
H 2O
NH3
Catabolismo
Energía
química
Proteínas
Polisacáridos
Ácidos Nucleicos
Lípidos
Moléculas
Precursoras:
Anabolismo
Aminoácidos
Azúcares
Bases Nitrogenadas
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Rutas metabólicas y metabolitos
Enzima 1
Enzima 2
Enzima 3
Enzima 4
Enzima 5
§  Serie de reacciones químicas consecutivas que transforman unas
moléculas en otras conducentes a un producto final
§  Cada reacción consecutiva es catalizada por una enzima
diferente
§  El producto de la acción de una enzima es el sustrato para la
acción de la siguiente enzima
§  Las rutas metabólicas pueden ser catabólicas o anabólicas
§  Intermediarios metabólicos (metabolitos): los productos B, C, D
y E son metabolitos
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Las rutas catabólicas son convergentes
Las rutas anabólicas son divergentes
Catabolismo convergente:
Intermediario
común
Ciclo del ácido cítrico
(ciclo de Krebs)
Ruta cíclica
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Anabolismo divergente:
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Metabolito anfibólico
§ 
§ 
§ 
Pueden ser utilizados tanto para la síntesis
(anabolismo) como para la degradación (catabolismo)
Por ejemplo, el acetato es consumido en la ruta cíclica
del ácido cítrico, y sirve como precursor en la
síntesis de lípidos
Varios de los intermediarios del ciclo del ácido cítrico
(Ciclo de Krebs) también cumplen una función dual,
participan tanto en reacciones catabólicas como en
reacciones anabólicas
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Homeostasis y la regulación del metabolismo
§ 
§ 
§ 
Los organismos vivos no se encuentran en equilibrio con el
ambiente
No obstante, se encuentran en estado estacionario,
dinámico porque mantienen una concentración constante
de sus componentes, a expensas del intercambio de
nutrientes y energía con el ambiente, y eliminación de
productos de desecho
Cuando el estado estacionario se perturba por algún
cambio circunstancial interno o en el ambiente, el flujo de
metabolitos a través de las rutas metabólicas se altera
(cambio de velocidad) y dispara mecanismos regulatorios,
intrínsecos a cada ruta, con el efecto neto de regresar el
organismo a su estado estacionario (homeostasis)
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Regulación del flujo de una ruta metabólica
La regulación del flujo de una ruta metabólica se
establece en los pasos en el cuales las reacciones
están limitadas por la actividad de la enzima
(enzimas regulatorias o alostéricas
P.e. la reacciones B →C; E →F, H →I,
la
concentración del sustrato no está en equilibrio
con el producto porque la reacción es demasiado
lenta (limitada por la actividad de la enzima), por
lo que el sustrato se acumula (B, E, H); son
mayoritariamente exergónicas e irreversibles; la
única manera de aumentar la velocidad de flujo es
aumentando la actividad de la enzima (regulación
alostérica) que puede ser intrínseca a la ruta o
estar bajo el control por hormonas
Reacción limitada por la
actividad de la enzima
Reacción limitada por
el sustrato
Las
reacciones restantes (A→B, C→D y D→E,
F→G→H) están limitadas por el sustrato; son
catalizadas por enzimas no regulatorias muy
activas (flechas azules) tan pronto reciben el
sustrato lo convierten en producto; la
concentración del sustrato y del producto son
próximas a las que existen en el equilibrio
(reversibles)
Toda ruta metabólica posee por lo menos una
reacción limitante de flujo que determina el flujo
de la vía y que, de a cuerdo a él, se adecúan las
velocidades de las otras reacciones de la ruta
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CATABOLISMO
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RESPIRACIÓN CELULAR
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La respiración celular
§ 
Se refiere a
ocurren dentro
energía química
otra forma de
ATP
los procesos catabólicos que
de la célula, que convierten la
de los nutrientes orgánicos en
energía química, conocida como
§ 
El ATP es la moneda energética requerida por
la célula para realizar trabajo celular
§ 
Puede ocurrir en presencia
de oxígeno
(respiración aeróbica) o en ausencia
(respiración anaeróbica)
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Respiración aeróbica
§  La mayoría de las células procariotas, y eucariotas
realizan la respiración aeróbica
§  Es una forma de respiración celular que requiere
oxigeno molecular (O2)
§  Es un proceso redox exergónico en el que los
nutrientes orgánicos se oxidan en presencia de O2, a
CO2 y H20 y la energía liberada se utiliza para la
síntesis de ATP
§  La mayoría de las células emplea la respiración celular
aeróbica para obtener energía a partir de la glucosa
§  L a g l u c o s a e n t r a a l a c é l u l a a t r a v é s d e
transportadores específicos localizados en la membrana
plasmática
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Reacción global de la respiración aeróbica
Oxidación
Glucosa (C6H1206) + 6 O2 →6 CO2 +6H20 +Energía (38 ATP)
Reducción
ΔG´o = -2840 kJ/mol = el 40% de la energía es
aprovechada por las células para sintetizar 38 ATP
§ El
CO2 se produce por la eliminación de átomos de hidrógeno de la
glucosa
§ El agua se forma cuando el oxigeno acepta los átomos de hidrógeno
§ Dado que la transferencia de átomos de hidrógeno es equivalente a la
transferencia de electrones, se trata de una reacción redox donde la
glucosa se oxida y el oxígeno se reduce
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En las células la oxidación de la glucosa
no es una combustión simple
§ 
Esta reacción en la células no ocurre en un solo paso porque
de ser así la energía se liberaría solo como calor, el cual no
puede ser aprovechado por la célula
§ 
La respiración aeróbica se efectúa a través de una serie de
reacciones redox consecutivas en las cuales los átomos de
hidrógeno de la glucosa son transferidos al oxígeno
(vía
coenzimas reducidas, NADH + H+ y FADH2 ) en una serie de
pasos
§ 
Durante estos pasos la energía se libera en pequeñas
fracciones que es utilizada para la síntesis de ATP a partir
de ADP + Pi; este proceso está bajo el control de enzimas
específicas
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El catabolismo de la glucosa
Cadena
respiratoria
Fosforilación oxidativa
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¿En cuál (es) lugar (es) de la célula ocurre la
respiración aeróbica
§ 
§ 
Procariotas: en el citoplasma y la membrana
plasmática
Eucariotas: en el citoplasma y la mitocondria
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Distintos estructuras de la mitocondria participan
en la respiración aeróbica
ADN
Cresta
Matriz mitocondrial
Ribosomas
Membrana interna mitocondrial
Espacio intermembrana
Membrana externa
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El catabolismo de la glucosa
Cadena
respiratoria
Fosforilación oxidativa
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Las cuatro fases consecutivas de la
respiración aeróbica
Fase
Ubicación
Condición
I. Glucosa → Piruvato (Glicolisis)
Citoplasma
Anaeróbica
II. Piruvato→ AcetilCoA
Matriz
Mitocondrial
Anaeróbica
III. Oxidación del AcetilCoA por las
enzimas del Ciclo del ácido cítrico
Matriz
Mitocondrial
Anaeróbica
IV. Transporte de electrones (NADH + H+
y FADH2) al oxígeno por la cadena
respiratoria acoplado a la síntesis de
ATP, a partir de ADP + Pi por la ATP
sintasa (fosforilación oxidativa)
Membrana
interna
mitocondrial
Aeróbica
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FASE 1: LA GLICOLÍSIS
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La glicólisis es una ruta catabólica que
consiste de diez reacciones consecutivas
Estas reacciones se pueden dividir en dos
fases:
§ Fase I: preparatoria o de inversión de
energía (las reacciones desde la 1 al 5)
§ Fase
II: ganancia de energía (las reacciones
desde la 6 a la 10)
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Fase 1: inversión de ATP para la escisión de la
glucosa en dos aldotriosa-fosfato
(3C)
2 ATP
Glucosa
(6C)
(3C)
2 Gliceraldehído 3-P (G3P)
+ 2 ADP
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Reacciones de la Fase I de la glicólisis: inversión
de ATP y clivaje de la glucosa
6C
1: Fosforilación
2: Isomerización
3: Fosforilación
4: Clivaje aldol
3C
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5: Isomerización
3C
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Fase II. Ganancia de energía
Conversión del G3P en piruvato
4 ADP +4Pi
2 NAD+
2 G3P
2 Piruvato
4 ATP
2 NADH + 2H+
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Reacciones de la Fase II de la glicólisis
Reacción 6: oxidacióndeshidrogenación del G3P
6
Reacción 7: fosforilación a
nivel de l sustrato
7
Reacción 8: isomerización
8
Reacción 9:deshidratación
Reacción 10: fosforilación a
nivel del sustrato
9
10
2 X
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Reacción 6: oxidación-deshidrogenación del G3P
El grupo aldehído es deshidrogenado a un grupo carboxilo que
contiene en enlace anhidrido a un grupo fosfato (acil-fosfato)
El 1,3 bifosfoglicerato, es un compuesto fosfato de alta energía
(∆G´o hidrólisis del grupo acil fosfato = - 49 kJoules/mol)
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Fosforilación a nivel sustrato
(reacción 7)
(1,3 BPG)
§ 
§ 
§ 
La formación de ATP por transferencia de un grupo fosforil al ADP
a partir de un sustrato, el 1,3 bifosfoglicerato se conoce como
fosforilación a nivel del sustrato
Fosforilación es sinónimo de síntesis de ATP a partir de ADP +Pi;
es endergónica ( ∆G´o = +30 kJoules/mol)
Las fosforilaciones a nivel del sustrato requieren de enzimas
solubles y de intermediarios químicos (metabolitos) (En este caso el
1,3BPG)
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Fosforilación a nivel sustrato
(reacción 10)
§ 
En este paso ocurre la segunda reacción de fosforilación a nivel del
sustrato
§ 
La energía para sintetizar el ATP proviene de la hidrólisis del grupo
fosfato unido al C2 del fosfoenolpiruvato (∆G´o = - 62 kJoules/mol),
un compuesto fosfato de alta energía
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Sumatoria de las reacciones de la glicólisis
Paso de la reacción
ΔG´o
kJ/mol
Fase I:
1. Glucosa + ATP → Glucosa-6-fosfato +ADP
-16.7
2.
Glucosa-6-fosfato ↔ Fructosa-6-fosfato
3.
Fructosa-6-fosfato + ATP → Fructosa-1,6- bifosfato + ADP
4.
Fructosa-1,6- bifosfato ↔ dihidroxiacetona-fosfato + gliceraldehído-3- fosfato
1,7
-14,2
23,8
5.
Dihidroxiacetona-fosfato ↔ gliceraldehído-3-fosfato
7,5
(I)  Glc + 2 ATP → 2 gliceraldehído-fosfato + 2 ADP
+ 2,1 Fase II:
6.
(2) Gliceraldehído-3-fosfato + (2)
NAD++
(2) Pi ↔ (2 ) 1,3-bifosfoglicerato + ( 2) NADH + (2)
H+
12,6
7.
8.
9.
(2) 1,3-bifosfoglicerato + (2) ADP ↔ (2) 3-bifosfoglicerato + (2)ATP
(2) 3-bifosfoglicerato
-37,6
↔ (2) 2-fosfoglicerato
8,8
( 2) 2-fosfoglicerato ↔ (2) fosfoenolpiruvato + (2) H20
10. (2) Fosfoenolpiruvato + (2) ADP
15
→ (2) piruvato + (2)ATP
-62,8
( II) 2 gliceraldehído-fosfato + 4 ADP + 2Pi + 2 NAD+ → 2
piruvato + 4 ATP + 2NADH + 2H+
Reacción global (III): (I )+ (II)
-64
∑ΔG´o = -62
Glc + 2 NAD++ 2 ADP + 2Pi → 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H20
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La reacción global de la glicólisis
Fase I. Inversión de energía o fase preparatoria
C6H1206 + 2 ATP → 2 G3P + 2 ADP
Fase II. Rendimiento energético:
2 G3P + 4 ADP + 2 Pi + 2NAD+ → 2 Piruvato + 4 ATP +
+ 2 NADH + 2H+ + 2H20
Reacción global ( I + II):
C6H1206 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 2 ATP +
+ 2 NADH + 2 H+ + 2 H20
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El piruvato (C3H3O3)
§ 
En la glicolisis se producen dos moléculas de piruvato:
Glucosa (C6H12O6)
§ 
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2 piruvato (C6H6O6)
La conversión de glucosa a piruvato libera ~5% de la
energía química potencial de la molécula de glucosa;
parte de la energía de la oxidación se conserva como
2ATP y 2 NADH+2H+; el resto de la energía original
está presente en los 2 piruvatos
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DESTINO DEL PIRUVATO
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DEPENDE DE LA RUTA
UTILIZADA PARA REOXIDAR EL
NADH
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¿Por qué se debe reoxidar el NADH a NAD+?
§ 
§ 
§ 
§ 
§ 
§ 
Para que la glicolisis se pueda repetir es necesario reoxidar el
NADH citosólico a NAD+
El citoplasma tienen cantidades limitadas de NAD+
Existen dos formas de reoxidar el NADH citosólico:
Respiración anaeróbica
Respiración aeróbica
La respiración aeróbica requiere de una membrana plasmatica
(bacterias) o de una mitocondria (eucariotas) y de la presencia de
oxígeno
La membrana interna mitocondrial es impermeable al NADH
citosólico, por lo que es reoxidado a nivel de la membrana interna
mitocondrial (sistema de lanzaderas)
La matriz mitocondrial también tiene una cantidad limitada de NAD+
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Reutilización del NAD+
Respiración anaeróbica
Glucosa
NAD+
2 Piruvato + 2 NADH + H+
Respiración
aeróbica
2 NAD+ + 2 Etanol + CO2
Fermentación alcohólica
Levadura
Glicólisis
2 ATP
2 Acetil-CoA
6 O2
Reutilización del NAD+
Respiración anaeróbica
2 Lactato + 2 NAD+
Fermentación láctica
Contracción muscular
vigorosa; glóbulos rojos;
otras células; algunos
microorganismos
NAD+ ←NADH
FAD ←FADH2
6C02 +6H20 + 36 o 38 ATP
En muchas bacterias,
plantas y animales
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FASE II. OXIDACIÓN DEL
PRIUVATO A ACETIL-COA
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OXIDACIÓN DEL PIRUVATO
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El piruvato es transportado
hacia la mitocondria, y liberado
dentro de la matriz mitocondrial
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Oxidación del piruvato
Descarboxilación oxidativa
3C
Reacción global:
2 Piruvato + 2NAD++2CoASH
2 Piruvato (C6H6O6)
2C
→2Acetil-CoA + 2NADH + 2 H+ + 2 CO2
2 Acetil-CoA (C2H3O x 2 = C4H6O2)
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FASE III.
OXIDACIÓN DEL ACETIL-COA
POR LAS ENZIMAS EL CICLO
DEL ÁCIDO CÍTRICO
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Resumen del ciclo de Krebs
§  Se efectúa la oxidación de los dos acetil-CoA
§  En cada vuelta del ciclo se oxida un acetil-CoA y se
liberan 2 CO2
§  En dos vueltas se oxidan los dos Acetil-CoA, por lo
se liberan 4 C02, en este punto se ha oxidado
totalmente la glucosa
§  La energía de la oxidación se conserva como:
Por Acetil-CoA:
2 Acetil-CoA:
3 NADH+ 3H+
x 2 = 6 NADH + 6 H+
1 FADH2
x 2 = 2 FADH2
1 ATP
x 2 = 2ATP
§  Se regenera el oxalacetato, el iniciador del ciclo
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Resumen del ciclo del ácido cítrico
Oxalacetato
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El ciclo del ácido cítrico
§ 
§ 
§ 
§ 
§ 
También se conoce como ciclo de Krebs o ciclo de los
ácidos tricarboxílicos (TCA)
Ocurre en ausencia de oxígeno
Consta de ocho reacciones consecutivas
Cada reacción es catalizada por una enzima
específica
Todas las enzimas -excepto una- se encuentran en
la matriz mitocondrial:
La succinato deshidrogenasa es una proteína
parcialmente
embebida en la membrana interna
mitocondrial, su sitio activo (lado catalítico) se
encuentra expuesto hacia la matriz mitocondrial
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Reacciones del ciclo del ácido cítrico
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La primera reacción del ciclo del ácido cítrico
2C
4C
6C
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Conservación de la energía en la respiración aeróbica
Fases de la
respiración aeróbica
Productos
I. Glicólisis
2 Piruvato
2 NADH + 2 H+
2 ATP
citosol
II. Oxidación del
piruvato
(dos por glucosa)
2 Acetil-CoA
2 NADH + 2H+
2 CO2
matriz mitocondrial
III. Oxidación del
Acetil-CoA en el ciclo
del ácido cítrico (dos por
glucosa)
4CO2
6 NADH + 6 H+
2 FADH2
2 ATP
matriz mitocondrial
Las coenzimas (10 NADH + H+ y 2 FADH2) contienen la
mayor parte de la energía libre que tenía la molécula de
glucosa
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¿CUÁL ES EL DESTINO DE LAS
COENZIMAS NADH Y FADH2 ?
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Los NADH Y FADH2, deben ser
oxidados de nuevo
Para ello, tienen que ceder sus
electrones a otras moléculas
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El catabolismo de la glucosa
Cadena
respiratoria
Fosforilación oxidativa
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Fase IV. Transporte de electrones y
fosforilación oxidativa
§ 
§ 
Las coenzimas reducidas donan sus
electrones a la cadena respiratoria en la
membrana interna mitocondrial, la cual
transporta los electrones hasta el oxígeno
que se reduce a agua
La transferencia de electrones esta
acoplada a la síntesis de ATP (fosforilación
oxidativa)
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La cadena respiratoria
§ 
También se conoce como cadena transportadora de electrones
(CTE)
§ 
Consiste de un conjunto transportadores de electrones
situados en la membrana interna de la mitocondria en células
eucariotas; en bacterias aeróbicas se localiza en la membrana
plasmática
§ 
Una unidad de respiración mitocondrial consiste de una CTE y
una ATP sintasa, la enzima responsable de la síntesis del ATP
§ 
La función de la unidad de respiración es sintetizar ATP a
expensas de la transferencia de energía aportada por las
coenzimas reducidas
§ 
La CTE está formada por cuatro complejos enzimáticos (I,
II, III y IV), el citocromo c y la ubiquinona o coenzima Q
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Complejos enzimáticas I, II, III y IV
§ 
§ 
§ 
§ 
Las proteínas de los complejos I, III, y IV son proteínas
integrales de la MIM
Las proteínas del complejo II están parcialmente embebidas
del lado interno de la membrana MIM
Subunidades proteínicas específicas de los complejos
enzimáticos contienen los grupos prostéticos (uno o más)
responsables de las reacciones redox en los complejos
enzimáticos, tales como: FAD, centros de Fe-S, el FMN, el
ión cobre
En caso de varios grupos prostéticos en un mismo complejo
enzimático la transferencia de electrones se efectúa
secuencialmente; posteriormente son transferidos al próximo
componente de la cadena respiratoria
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La cadena transportadora de electrones o cadena
respiratoria en la membrana interna mitocondrial
Espacio intermembrana
NADH+H+ NAD+
FADH2+H+ FAD
2H+ + 2e+1/2O2 →H20
Matriz mitocondrial
Q y Cit c son los componentes móviles de la cadena
respiratoria
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Transferencia de electrones mediante reacciones redox en
los grupos prostéticos de los componentes de la cadena
respiratoria
Espacio intermembrana
Cu2A
aa
Cit b→ FeS → cit c1
FMN → Fe-S
Fe-S
NADH+H+ NAD+
FADH2+H+ FAD
Cu2+B
aa3
2H+ + 2e+1/2O2 →H20
Matriz mitocondrial
Q y Cit c son los componentes móviles de la cadena
respiratoria
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Reacciones redox en el complejo I
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La ubiquinona o coenzima Q
§ 
Es una benzoquinona
§ 
Es un lípido soluble con una
larga cadena isoprenoide
§ 
Cataliza reacciones redox
del tipo:
AH2 + Q → A + QH2
§ 
Es una molécula pequeña que
se mueve con relativa
facilidad en la MIM de un
componente a otro
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Secuencia de la transferencia de electrones
en la cadena respiratoria
Complejo I
Complejo II
Complejo III
Complejo IV
NADH deshidrogenasa: acepta un par de protones y dos
electrones del NADH + H+ y los transfiere a la coenzima
Q
Succinato deshidrogenasa (ciclo del ácido cítrico):
acepta un par de protones y dos electrones del
FADH2 y los transfiere a la Coenzima Q
Oxidoreductasa (citocromo b-C1): cataliza el paso
secuencial de electrones procedentes de QH2 (ubiquinol)
al citocromo b, citocromo c1 y luego al citrocromo C
Citocromo oxidasa: formado por los citocromos a y
a3; recogen un par de electrones del citocromo C
y los ceden a un átomo de oxígeno que junto con dos H+
de la Matriz forma agua
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Transporte de electrones en la CTE
Espacio intermembrana
Cu2A
aa
Cit b→ FeS → cit c1
FMN → Fe-S
Fe-S
NADH+H+ NAD+
FADH2+H+ FAD
Cu2+B
aa3
2H+ + 2e+1/2O2 →H20
Matriz mitocondrial
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Los citocromos
§ 
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La mayoría son proteínas integrales de la membrana interna
mitocondrial
Contienen un grupo hemo que consiste de un anillo de
porfirina que contiene un átomo de Fe2+ central coordinado a
cuatro átomos de nitrógeno
El átomo de hierro participa en reacciones de oxido reducción
del tipo F2+ → Fe3+
Existen varios tipos de citocromos según la clase de grupo
hemo que presenten (b, c, c1, , a , a3)
Los grupos hemos varían en estructura y tipo de grupos
químicos unidos al anillo de porfirina, están unidos
fuertemente a la proteína (grupos prostéticos)
El citocromo c es una proteína globular que se encuentra en
el lado externo de la membrana interna mitocondrial; contiene
el grupo hemo c unido covalentemente a la proteína; es la
única proteína móvil de la cadena respiratoria
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Estructura del grupo hemo de los
citocromos
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Flujo de electrones en la cadena
respiratoria
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La transferencia de electrones en la cadena
respiratoria requiere que todos componentes de la
cadena transportadora de electrones se encuentren
en estado oxidado
Las coenzimas transportadoras de electrones NAD+ y
FAD deben estar en estado reducido, como: NADH +
H+ y FADH2, respectivamente
El orden de transferencia de electrones esta
determinado por el potencial de oxido de reducción
(Eo) de todos los componentes de la cadena
respiratoria que participan en la reacción redox
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Flujo de electrones en la CTE
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¿Porqué el NADH y el FADH2, no ceden
"directamente" sus electrones al oxígeno y
utilizan tantos "intermediarios" ?
§ Porque
la reducción directa del oxígeno a agua
puede ser explosiva
§ La CTE permite que la energía aportada por el
NADH se libere gradualmente, de forma controlada,
que se aprovecha para sintetizar ATP
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Inhibidores de la cadena respiratoria
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La FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
(QUIMIÓSMOSIS)
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La Fosforilación oxidativa (FO) se
refiere a la síntesis de ATP
acoplada al transporte
de electrones en la CTE
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La hipotésis quimiosmótica de Mitchell
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Peter Denis Mitchell (1920-1992), Bioquímico Inglés fue
galardonado con el Premio Nobel de Química en el año
1978
Peter Mitchell propuso la "hipótesis quimiosmótica" en
1961
La teoría sugiere que la mayor parte de la energía
necesaria para sintetizar ATP en la respiración celular,
proviene de un gradiente electroquímico existente entre
la membrana interna y el espacio intermembrana de la
mitocondria
El gradiente electroquímico se forma por la
transferencia de los electrones desde el NADH y el
(FADH2) al oxígeno molecular en la cadena respiratoria
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Modelo quimiosmótico de Mitchel:
mecanismo de la FO
+
4H
4
H+
2H+
ATPsintasa
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La ATP sintasa:
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Matriz Mitocondrial
Membrana
interna
mitocondrial
Espacio intermembrana
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Número de moléculas de ATP sintetizadas a
partir del NADH + H+ y el FADH2 por la ATP
sintasa
El retorno de cuatro (4) H + desde el espacio
intermembrana hacia la matriz mitocondrial, a través de
Fo de la ATP sintasa permite la síntesis de un ATP:
4H+ + ADP + Pi → ATP
NADH + H+ = 3 ATP (10 H+ bombeados por la CTE)
FADH 2
= 2 ATP (6 H+ bombeados por la CTE)
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Rendimiento energético de la respiración celular
Etapa respiración celular
Productos
Cantidad total de
ATP
producidos
Glicólisis
2 NADH + H+
2 ATP
citosol
Oxidación del piruvato
(dos por glucosa)
2 NADH + 2H+
matriz mitocondrial
6
Ciclo del ácido cítrico
(dos Acetil-CoA por
glucosa)
6 NADH + 6 H+
2 FADH2
2 ATP
matriz mitocondrial
18
4
2
Rendimiento total por molécula de glucosa oxidada
4 ó 6*
2
36-38 ATP
*Depende del tipo de lanzadera del NADH citosólico a la MIM
Eficiencia: el 40% de la energía libre de la oxidación de la glucosa
se conserva en los 36-38 ATP sintetizados
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Resumen de la respiración aeróbica
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La cadena respiratoria
Animación:
http://dl.dropbox.com/u/46910322/
METABOLISMO/CADENA_transp.swf
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METABOLISMO CENTRAL
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Catabolismo de Combustibles orgánicos
Lípidos
Polisacáridos
Digestión
Proteínas
Aminoácidos
Glucosa
Glicerol Ácidos Grasos
Piruvato
Productos
comunes de
degradación
Acetil CoA
Ciclo
de
Krebs
O2
NH3
CO2
H 2O
∑NADH +2H+
∑FADH2
Productos
finales
del catabolismo
Síntesis de ATP
ATP
Moneda Energética
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Rendimiento de la oxidación de combustibles
orgánicos ricos en energía libre
Tipo de nutriente orgánico
∆G´o
ATP
Glucosa + 6 O2 → 6CO2 + 6 H20
-2840
36-38
Palmítico + 23 O2 → 16CO2 + 16 H20
-9770
110
(Alanina): Piruvato + 3 O2 → 3 CO2 + 3H20
-1400?
15
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