Teoria Quimiosmotica

Docente: Dra. Anabel Gonzlez Siccha

Teora 9: Teora Quimiosmtica. Mecanismo de los desaco -pladores y Ionforos. Transferencia de equivalentes reductores del citosol a la mitocondria. Utilizacin y almacenamiento de la energa. Lanzadera.Trujillo, 05 de Julio de 2015Universidad Nacional de TrujilloFacultad de Ciencias Agropecuaria Dpto. Bioqumica Asignatura Bioqumica General

1MECANISMO DE DESACOPLADORES La accin de estos consiste en disociar la oxidacin en la cadena respiratoria, de la fosforilacin. Bloquean la sntesis de ATP, al tiempo que permite que contine el transporte electrnico a lo largo de la cadena respiratoria hasta el O2.Hay oxidacin del sustrato pero no formacin de ATP.Son cidos dbiles solubles en lpidos.Los desacopladores son anfipticos e la permeabilidad de la mitocondrias a los H+ el potencial electroqumico. Ejemplo de desacopladores :El 2,4-dinitrofenol (DNP) Dinitrocresol, Pentaclorofenol, CCCP (m-clorocarbonilcianuro fenilhidrazona), 100 veces ms activa que el primero.MECANISMO DE DESACOPLADORES El 2,4-dinitrofenol (DNP) el cual acta cerca a la membrana interna, protonndose, debido al pH ms bajo existente en esta zona, esta protonacin aumenta la hidrofobicidad del DNP, lo cual permite que difunda en la membrana y que la atraviese por la accin de masa. Una vez dentro de la matriz, el pH ms alto hace que el hidroxilo fenlico desprotone. As pues, el desacoplador tiene el efecto de transporte de H+ de vuelta hacia la matriz, evitando el canal protnico Fo y, por tanto, sin sntesis de ATP. Ya que la entrada de los H+ en la matriz, a travs del canal Fo proporciona la energa necesaria para impulsar la sntesis de ATP.MECANISMO DE IONOFOROSLos Ionforos son sustancias lipoflicas y pueden atravesar la membrana mitocondrial interna formando complejos con cationes especficos y facilitan el transporte de iones al interior de la mitocondria.Permiten a los iones inorgnicos atravesar la membrana y desacoplan la cadena de transferencia de electrones desde la fosforilacin oxidativa disipando la contribucin elctrica y el gradiente electroqumico a travs de la membrana mitocondrial.Ejemplo: valinomicina, nigericina.

COMPLEJOS ENZIMATICOSLa mitocondria presenta 5 complejos PROTENA - LPIDO, que se extienden en la membrana mitocondrial interna.

a) Componentes Fijos: I : FMN- FeS protena NADH Dh II : FAD FeS- Succinato Dh III : Cit b (FeS) Citocromo C1 IV : Cit a Cit a3b) Componentes mviles: El NAD, La CoQ y El Citocromo c

NADCoQCit cFADIVIIIVRELACION FOSFORO/OXGENO (P/O)Depende del complejo:El complejo I expulsa 6 a 4 protonesEl complejo III 4 protones y el complejo IV, expulsa 2 protones.Por tanto la relacin P : O puede no ser un entero cabal, por ejemplo, 3, pero es posible que sea 2.5 por simplificacin, pero se continuarn utilizando el valor de:3 para la oxidacin del NADH + H y 2 para la oxidacin del FADH2 .

UNA ATP SINTASA LOCALIZADA EN LA MEMBRANA FORMA ATPLa diferencia de potencial electroqumico se usa para impulsar a una ATP sintasa localizada en la membrana la cual en presencia de Pi + ADP forma ATP.Las subunidades estn adheridas, posiblemente mediante un tallo. Las unidades fosforilantes similares se encuentran en el interior de la membrana plasmtica de las bacterias, as como en el exterior de la membrana de los tilacoides en los cloroplastos.

ATP SintetasaTRANSFERENCIA DE EQUIVALENTES REDUCTORESPara explicar el acoplamiento de la oxidacin y la fosforilacin se manifiesta:

TRANSFERENCIA DE EQUIVALENTES REDUCTORESLa hiptesis qumica postula que:El acoplamiento qumico directo en todas las etapas del proceso, como las reacciones que generan el ATP en la gluclisis.Sosteniendo que para la sntesis de ATP debe existir un intermediario macroenergtico.Ejemplo: Fosforilacin oxidativa a nivel de sustrato (Citosol, matriz mitocondrial)Hiptesis QumicaFosforilacin a nivel de sustratoGliclisisFosfoglicerato cinasaPiruvato cinasaCiclo de KrebsSuccinato tiocinasa

TRANSFERENCIA DE EQUIVALENTES REDUCTORESLa teora Quimiosmtica Mitchell postula que la energa de la oxidacin de componentes en la CR genera iones H+ que son expulsados alrededor de una membrana acopladora en la mitocondria, es decir, la membrana acta como una bomba de protones cada una, en la cadena respiratoria I, III y IV.

LA TEORA QUIMIOSMTICA1.-La adicin de protones (cido) al medio externo de las mitocondrias conduce a la generacin de ATP.2.-La fosforilacin oxidativa no ocurre en sistemas solubles donde no existe la posibilidad de una ATP sintasa vectorial. Debe haber una membrana cerrada para obtener fosforilacin oxidativa.3.-La cadena respiratoria contiene componentes organizados lateralmente (asimetra transversal) como los requiere la teora quimiosmtica.

LA TEORA QUIMIOSMTICAEXPLICA:La accin de los desacopladores: Estos compuestos (por ejemplo, dinitrofenol) son anfipticos e incrementan la permeabilidad de las mitocondrias.Existencia de sistemas transportadores de intercambio mitocondrial: Estos sistemas son una consecuencia de la membrana acoplada que debe ser impermeable a los protones y otros iones para conservar el gradiente electroqumico.

LA TEORA QUIMIOSMTICAEXPLICA: EL CONTROL RESPIRATORIO La diferencia de potencial electroqumico a travs de la membrana, una vez que establecida como resultado de la translocacin de protones, inhibe el transporte posterior de equivalentes reductores a travs de la cadena respiratoria. Esto a su vez depende de la disponibilidad de ADP y Pi ESTADO DE CONTROL DE RESPIRACIN Condiciones que limitan la velocidad de respiracin Estado 1 Solamente Disponibilidad de ADP y sustrato. Estado 2Solamente Disponibilidad de sustrato. Estado 3La capacidad de la cadena respiratoria misma cuando todos los sustratos y componentes estn presentes en cantidades de saturacin. Estado 4Solamente Disponibilidad de ADP. Estado 5Solamente disponibilidad de Oxgeno. ESTADOS DE RESPIRACION CELULAR.El control respiratorio asegura un suministro constante de ATP.La velocidad de respiracin de las mitocondrias se pueden controlar por la [ADP], esta se debe a que la oxidacin y la fosforilacin estn ntimamente acopladas, es decir, la oxidacin no puede proceder por la va de la CR. El estado de reposo se encuentra en el estado 4, siendo la respiracin controlada por la disponibilidad de ATP.La clula se aproxima al estado 3 y 5 ya sea que la capacidad de la CR se satura o la PO2 decrece a valores menores, as la manera de procesos oxidativos biolgicos permite que la energa libre que resulta de la oxidacin de los alimentos, estos se vuelven disponibles y son capturados escalonados. TRANSFERENCIA DE EQUIVALENTES REDUCTORESEn la membrana existen sistemas de intercambio por difusin para el intercambio de aniones por iones OH- y de cationes por iones H+.Estos sistemas se requieren para la captura y salida de los metabolitos ionizados al tiempo q se conserva la neutralidad elctrica y osmtica.LANZADERAS DE SUSTRATOEl NADH no puede penetrar la membrana mitocondrial, pero en el citosol se produce de manera continua por deshidrogenasas, entonces existe mecanismos que involucran la trasferencia de H+ a travs de la m.mitocondrial por medio de pares de sustratos relacionados por DHs adecuadas. Se requiere que exista la Dh especfica en ambos lados de la membrana mitocondrial.Lanzadera del Fosfato de CreatinaAumenta la participacin del fosfato de creatina como amortiguador, al actuar a manera de un sistema dinmico para la transferencia de fosfatos de alta energa provenientes de las mitocondrias, en tejidos activos como el corazn y el msculo esqueltico.Permite el transporte rpido de fosfato de alta energa de la matriz mitocondrial al citosol.

Presenta varias isoenzimas:Cka : ATPCKc: CPCCKg: Gliclisisy sintess PCCKm: FO: ATP PC