C.R. y F.O

UNC Q.F. EDINSON SALDAÑA ROJAS

CADENA RESPIRATORIA FOSFORILACION OXIDATIVA


•La Cadena Respiratoria y la Fosforilación Oxidativa se llevan a cabo en la Membrana Interna Mitocondrial.


•La Cadena Respiratoria consiste en una serie de Cetros Redox unidos a la membrana que cataliza la transferencia de electrones desde el NADH y el FADH2 hasta el oxigeno, formando agua y translocandose protones a través de la membrana interna mitocondrial. •La translocación de protones es posible gracias a la liberación de la energía redox asociada a la transferencia electrónica desde el potente reductor NADH al potente oxidante oxígeno, y esta ligada obligadamente a la transferencia electrónica (esta transferencia electrónica implica una liberación de energía redox de 1,11V, lo que equivale a 52,7Kcal de energía química, suficiente para producir la síntesis de 3ATP). En este sentido, se crea una fuerza protón-motriz(ΔµH+) a través de la membrana interna que se utiliza para la fosforilación oxidativade ADP por el Complejo ATP sintasa.


•La secuencia de enzimas de la cadena respiratoria se estableció midiendo los potenciales redox, utilizando inhibidores específicos y fraccionando la membrana interna para determinar si los complejos obtenidos están de acuerdo con los datos del potencial redox. •Los complejos en que se divide la cadena respiratoria fueron establecidos por Hateffi y col. En el laboratorio de Green, de la universidad de Wisconsin.


•Componente I: Constituida por la NADH/ubiquinona óxido-reuctasa; la transferencia de electrones en este complejo es inhibida por la rotenona, y el amital; y es estimulada por el K+. El sitio de oxidación del NADH se encuentra hacia la cara interna de la membrana interna. Si tomamos en cuenta que la membrana interna es impermeable al NADH, este complejo I debe oxidar a los equivalentes reductores que provienen de las deshidrogenaciones de los sustratos del Ciclo de Krebs y de la β-oxidación de los ácidos grasos, ambas localizadas en la matriz mitocondrial. Estructuralmente el complejo I contiene FMN, Fe no hémico y azufre acido-labil. Estos grupos se encuentran situados en un macropolímero de 25 cadenas polipeptídicas. A nivel de este complejo se da la translocación (bombeo) de protones, desde la Matriz Mitocondrial hacia el Espacio Intermembranal.

COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA


•Componente II: Constituida por la succinato/ubiquinona óxido-reductasa. La enzima succinato reductasa que forma casi la totalidad de este complejo, es un tetrámero de 100KDa, su grupo prostético es FAD y además tiene dos centros fierro-azufre. El sitio activo de la deshidrogenasa succínica se encuentra situado en la cara interna de la membrana interna. La enzima tiene como sustrato al succinato. La enzima es inhibida por el oxalacetato y por rl malonato. Este complejo no lleva a cabo ningún tipo de translocación (no bombea) de protones.


•Ubiquinona (UQ): Molécula pequeña y liposoluble capas de migrar a lo largo y a través de la membrana interna mitocondrial. Su función es servir de puente en la óxido-reducción de la Complejo I o II con el Complejo III. Recibe electrones provenientes del Complejo I o II para transferirlos al Complejo III.

Complejo III

Complejo II

Complejo I

EIM

Matriz Mitocondrial

UQ

H+

Cit b 562*

UQH+*

UQH2**

UQH2**

Fe-S*

UQH+*

H+

UQ

H+

Cit C1* Cit C*


•Componente III: Citocromo b/c1, se encuentra situada en un punto crucial en la cadena respiratoria, ya que recibe hidrógenos y sede electrones al siguiente complejo; por lo tanto es un sitio de bombeo de H+ hacia el exterior de la mitocondria. Este complejo multimérico, con peso molécular de 240KDa, está formado por 10 monómeros, tiene como coenzima a la coenzima Q y ademas 3 centros oxido de óxido-reducción formados por un complejo 2 Fe-S y los grupo hemo b562, b566 y C1.


•Citocromo C: El Citocromo c es una proteína pequeña, de 13KDa, se encuentra situada hacia el lado citosólico de la membrana interna; este citocromo es reducido artificialmente por ascorbato y tetrametil parafenilen-diamina (TMPD). Es inhibida por el antibiótico Antimicina. Su principal fnción es recibir los eelctrones del Citocromo b/c1 y transferirlos al Citocromo c óxidasa (Complejo IV)


•Componente IV: Comprende los Citocromo aa3, que forman a la oxidasa terminal, Citocromo c óxidasa. Este complejo esta formada por 6-13 subunidades y, además de los grupos hemo, contienen dos átomos de cobre iónico que son necesarios para la función redox de la enzima. Complejo inhibido por cianuro, azida, y monoxido de carbono


•ATP sintasa: Es el complejo enzimático que se encarga de la síntesis del ATP. Formado por dos constituyentes principales o factores, uno hidrofílico, el Complejo F1, localizado en la periferia de la membrana interna hacia la matriz mitocondrial y el otro hidrofóbico, Complejo F0, localizado en el plano transversal de la membrana. Complejo F1-ATPasa, de 380 KDa, está constituido por 9 subunidades: 3 subunidades β, una subunidad γ, una δ, y una ε. En la susbunidades β se encuentran los sitios catal´ticos para la síntesis de ATP. El Complejo Membranal F0 está formado por varias subunidades que forma el canal de protones; una de ellas es la proteína que confiere sensibilidad a la oligomicina,


ALGUNOS DE LOS COMPONENTES QUE AFECTAN LA FOSFORILACION OXIDATIVA


CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES


CUATRO COMPLEJOS DE LA CADENA RESPIRATORIA


INVERSION DE LA TRANSFERENCIA ELECTRONICA MITOCONDRIAL


MECANISMO DE ACOPLAMIENTO QUIMIOSMOTICO DEL TRANSPORTE ELECTRONICO Y LA FOSFORILACION OXIDATIVA


ATP SINTASA

UNC Q.F. EDINSON SALDAÑA ROJAS CITOSOL

MATRIZ MITOCONDRIAL

ESPACIO INTERMEMBRANAL

NADH+H

NAD+

SUCCINATO

FUMARATO

C.K

ACETILCoA

UQ FMN

Fe-S

Fe-S

CIT b/C1 C Fe-S

CIT

C O

XID

ASA

1/2O2 H2O

H+ H+ H+ H+ H+ H+

H+ H+

H+ H+

H+ H+ H+ H+ H+

ADP + Pi

ATP

FAD+ FADH


SITIOS PROPUESTOS DE INHIBICION

FMN, FeS

FAD FeS

Q Cyt C O2 NADH

SUCCINATO

-

-

- -

Cit b, FeS, Cit C1 Cit C Oxidasa

Cu Cu

-

ADP + Pi ADP + Pi ADP + Pi ATP ATP ATP

- - - DESACOPLADORES

PIERICIDINA AMOBARBITAL

ROTENONA

CARBOXINA TTFA

BAL ANTIMICINA A

H2S CO CN

MALONATO

DESACOPLADORES

- - - OLIGOMICINA OLIGOMICINA

COMPLEJO II

COMPLEJO I COMPLEJO III COMPLEJO IV

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