Tema 11 Fosforilación oxidativa

Question 1

Cadenas de transporte electrónico y síntesis de ATP:

Answer 1

La glucólisis y el ciclo de Krebs (y otras rutas) tienen un buen número de reacciones de oxidación donde se están produciendo transportadores electrónicos que han recogido esos electrones (muy energéticos) que entrarán en la cadena respiratoria siguiendo un transporte que finalizarán siendo cedidos al oxígeno para que se produzca agua. Al final de este proceso, la energía de estos electrones se va a transformar temporalmente en un gradiente de protones que finalmente se utilizará para producir ATP, es decir, la energía de los electrones de las oxidaciones va a acabar concentrándose en el enlace fosfato del ATP. Puede suceder de forma muy directa (fosforilaciones a nivel de sustrato, glucólisis) o de forma indirecta a través de la fosforilación oxidativa (dentro de la cadena respiratoria).

Question 2

El NADH y del FADH2 formados

Answer 2

en la glucólisis, β-oxidación y en el ciclo del ác. cítrico, son moléculas energéticamente ricas, porque tienen un par de electrones con un alto potencial de transferencia. Cuando estos electrones son usados para reducir el O2 molecular a H2O, se libera una gran cantidad de energía que puede emplearse para la producción de ATP.

Question 3

La fosforilación oxidativa es ?

Answer 3

el proceso mediante el cual se forma ATP, como resultado de la transferencia de electrones del NADH y del FADH2 al O2 con la ayuda de una serie de transportadores, que se conocen como cadena respiratoria.
Este proceso tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria. Cadena transporte electronico

Question 4

CONCEPTOS BÁSICOS: FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Answer 4

1. Las reacciones productoras de energía son procesos de óxido-reducción.
2. Un compuesto se oxida cuando pierde electrones.
3. El aceptor final de los electrones liberados durante los procesos de oxidación biológicos
   es el oxígeno.
4. La transferencia de electrones desde los compuestos oxidados al oxígeno produce energía.
5. Esta energía se utiliza para la síntesis de ATP.
   La energía producida por el transporte electrónico se puede convertir en enlaces fosfato de alta energía en forma de ATP.

Question 5

Flujo de electrones en las oxidorreducciones biológicas:

Answer 5

NAD y FAD son los receptores de los electrones en las
reacciones de las rutas metabólicas

Question 6

Estructura bioquímica de la mitocondria:

Answer 6

• Membrana externa:
• Membrana interna (80% de proteínas):
• Matriz

Question 7

mitocondria: Membrana externa

Answer 7

60% proteínas (alto contenido en PORINA)

Question 8

mitocondria: Membrana interna (80% de proteínas):

Answer 8

• ATP sintasa
• Translocasa de ADP-ATP
• Cadena de transporte electrónico (complejos I-IV)

Question 9

mitocondria: Matriz

Answer 9

• Enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (excepto Succinato DH)
• Enzimas de la degradación de ácidos grasos
• Piruvato deshidrogenasa
• DNA mitocondrial
• Complejos de transcripción y traducción.
• Ribosomas
• lones magnesio, calcio y potasio

Question 10

Componentes de la cadena de transporte electrónico

Answer 10

NADH → Q → Cit b → Cit c1 → Cit c → Cit → Cit a3 →02
FADH → Q → Cit b → Cit c1 → Cit c → Cit a → Cit a3 → 02

Question 11

El transporte electrónico genera la energía suficiente para la síntesis de ATP:

Answer 11

• La Energía generada por la transferencia de electrones entre los CoE de óxido-reducción se transforma en enlaces fosfato de alta energía mediante la fosforilación oxidativa:

Question 12

transporte fosforilación oxidativa:

Answer 12

1. El transporte de electrones lo llevan a cabo cuatro complejos situados en la membrana interna mitocondrial.
2. El transporte de electrones genera un gradiente electroquímico a ambos lados de la membrana interna.
3. La Energía almacenada en forma de gradiente (Fuerza protón-motriz) es suficiente para la síntesis de varias moléculas de ATP.
   - El Transporte electrónico y la síntesis de ATP son procesos acoplados (Hipótesis de Mitchell).

Question 13

El ATP se va a sintetizar en la célula fundamentalmente en la matriz mitocondrial gracias al flujo de electrones, donde su energía se ?

Answer 13

convierte temporalmente en un gradiente de protones que genera un gradiente potencial electroquímico, porque están cargados (+ fuera, - dentro). Este gradiente se va formando y no puede cruzar la membrana interna mitocondrial ya que es
impermeable, por tanto, cruzan por la Fo de la ATP sintasa y sintetiza ATP.

Question 14

La energía del gradiente de protones se utiliza sobre todo para?

Answer 14

liberar al ATP del enzima.

Question 15

Los protones entran por Fo y provocan un giro (energía mecánica) de ?

Answer 15

la subunidad £ y la subunidad y (gamma) también giran, pero las subunidades unidas a y no, ya que están sujetas a la membrana interna mitocondrial. Cuando esta subunidad gamma gira dentro de las subunidades alfa y beta, provoca un cambio en la estructura que produce la
síntesis de ATP.

Question 16

• La energía del gradiente de protones se utiliza también para ?

Answer 16

el transporte.

Question 17

Transporte Mitocondrial:

Answer 17

• La ATP se produce en la matriz mitocondrial pero la mayoría de este se utiliza fuera de la matriz y tiene que salir. También vamos a utilizar sustratos para sintetizar ATP (ADP+fosfato).
• Cuando sale el ATP, lo hace a través de una translocasa de nucleótidos de adenina que
  unciona mediante un sistema de antiporte, esto significa que una molécula entra (ADP) a la vez que otra sale (ATP).
• El ATP se rompe en ADP+fosfato, y estos tienen que volver a la matriz para volver a sintetizar ATP. El fosfato entra, aprovechando el gradiente de protones, a través de la traslocasa de fosfatos mediante un sistema sinporte (cuando los dos entran).
• Una vez están los dos dentro, el gradiente de protones que cruza la ATP sintasa los convierte en ATP.

Question 18

Se requieren sistemas de lanzadera para ?

Answer 18

la oxidación mitocondrial del NADH citosólico.

Question 19

Introduce los electrones de NADH en la matriz mitocondrial:

Answer 19

Por cada NADH que hay en el citosol, conseguimos un NADH en la matriz mitocondrial. Esto sucede a través de unas reacciones de reducción y oxidación puesto que el NADH no puede atravesar la membrana interna mitocondrial. Esta reacción de reducción es la transformación en el espacio intermembrana del oxalacetato, que se transforma en malato y los electrones los aporta el NADH. Estos electrones pasan al malato, el cual tiene un transportador y puede entrar en la matriz mitocondrial, se los vuelve a ceder al NAD* y se transforma en NADH (indistinguible de cualquier NADH mitocondrial). Este NADH deposita los electrones en el complejo 1 de la cadena respiratoria. No se produce ninguna pérdida de eficiencia energética.

Question 20

Lanzadera del glicerol 3-fosfato (Músculo esquelético y cerebro)

Answer 20

Necesita dos enzimas glicerol 3-fosfato deshidrogenas, una de ellas citosólica y la otra

Question 21

glicerol 3-fosfato la citosólica ?

Answer 21

la dihidroxiacetona fosfato se transforma en glicerol 3-fosfato, los electrones que estaban en el NADH pasan al glicerol 3-fosfato, este cruza el glicerol 3-fosfato deshidrogenasa mitocondrial y se transforma de manera que esos electrones se traspasan al FAD para dar FADH2, el cual dará sus electrones al coencima Q para pasar a continuación al complejo 3.

Question 22

La fosforilación oxidativa está regulada por las necesidades celulares de energía:

Answer 22

• Si hay ADP (Activador) → СТЕ
• Si hay ATP (Inhibidor) → No CTE

Question 23

Caso particular:

Answer 23

Recién nacidos y animales hibernantes (tejido adiposo pardo). Las proteínas desacoplantes (termogenina) aprovechan la energía del gradiente para la producción de calor.

Question 24

ADN mitocondrial y patologías asociadas:

Answer 24

• Encefalomiopatía de Fibras Rojas Rasgadas
• Neuropatía Óptica Hereditaria de Leber
• Encefalomiopatía, Acidosis láctica

Question 25

Resumen:

Answer 25

• Se produce en la membrana interna mitocondrial eucariota.
• Supone un transporte de electrones del NADH2 o del FADH2 a un aceptor o receptor final.
• Este transporte de electrones lo realizan proteínas y otras sustancias en una membrana
• El transporte de electrones se aprovecha para bombear protones al exterior de la membrana. Se crea un gradiente de concentración de protones y un potencial (diferencia de cargas).
• El gradiente eléctrico permite la formación de ATP: 1 ATP por cada 3 o 4 H+ transportados.
  Lo realiza un complejo enzimático: ATPasa mitocondrial (Fosforilación oxidativa).