CO 3 MN.pptx
- 1. METABOLISMO Y NUTRICIÓN Tema II: Respiración celular C.O 3: Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa
- 2. SUMARIO: • Transporte de electrones. Organización estructural y funcional de sus componentes. Formación del gradiente electroquímico. • Fosforilación oxidativa. Teoría quimiosmótica. • Unidad funcional de los procesos que integran la respiración celular. Regulación. • Inhibidores de la cadena y la fosforilación. Desacopladores
- 3. OBJETIVOS: • MENCIONAR los componentes y características generales de los procesos de la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa. • MENCIONAR los factores que intervienen en la regulación de la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa así como de la respiración celular en su conjunto. • IDENTIFICAR la afectación provocada por inhibidores de la cadena transportadora de electrones, inhibidores de la fosforilación oxidativa y desacopladores sobre los procesos de la respiración celular.
- 4. Marilyn Monroe, actriz que saltó a la fama en el año 1953 y falleció el 5 de agosto de 1962 a causa de una sobredosis de barbitúricos • Los barbitúricos son una familia de fármacos derivados del ácido barbitúrico que producen depresión del sistema nervioso central. • Dependiendo de su dosis y formulación tienen un efecto sedante (tranquilizante), hipnótico (inductor del sueño), anticonvulsivo o anestésico. • La diferencia entre la dosis terapéutica y la tóxica es muy pequeña, por lo que una pequeña variación puede suponer un riesgo muy importante, incluso de muerte.
- 5. •¿Por qué una sobredosis de barbitúricos puede causar la muerte?
- 6. CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES • La cadena transportadora de electrones constituye una serie de reacciones de oxidación-reducción de forma secuencial donde los electrones van pasando a través de 4 complejos hasta llegar al oxígeno, obteniéndose como producto final H2O y un gradiente electroquímico de protones.
- 7. Los transportadores que intervienen en ella son de dos tipos: • Los que transportan hidrógeno 1. Coenzima Q 2. Las flavoproteínas • NADH Deshidrogenasa. • Succínico DH • Los que transportan electrones 1. Los citocromos a, a3, b, c, c1 2. Las ferrosulfoproteínas 3. las cuproproteínas.
- 8. Orden de los transportadores en la cadena El orden de los transportadores en la cadena ha sido determinado en base a 3 criterios: • El potencial de reducción de los distintos transportadores. • Experiencias de sustitución del aceptor final. • El uso de inhibidores.
- 9. ORGANIZACIÓN DE LA CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES • Cada complejo acepta y dona electrones a transportadores relativamente móviles como la Coenzima Q y el citocromo c. • Cada transportador puede recibir y donar electrones al siguiente componente. • El último aceptor de electrones de esta cadena es el oxígeno, con el que se combinan formando agua. • Mayor consumo de Oxígeno del cuerpo.
- 10. Fosforilación Oxidativa. • La fosforilación oxidativa constituye la tercera y última etapa de la respiración celular. En ella se forma el ATP a partir de ADP + Pi, reacción catalizada por la ATP sintasa utilizando la energía almacenada en el gradiente protónico
- 11. Estructura de la ATP sintetasa • El complejo V o ATP sintetasa está formado por tres porciones: 1. La cabeza, llamada subunidad F1, sitio donde se sintetiza el ATP. 2. El cuello, que une la cabeza con la membrana. 3. La base, que se encuentra dentro de la membrana y que es por donde pasan los protones desde el espacio inter- membranoso a la matriz mitocondrial.
- 12. Balance energético de la respiración celular. • Por cada 4 moles de H+ se forma un mol de ATP. • Si los H se incorporan por NADH son 10 moles de H+ y por tanto 2,5 moles de ATP. • Si se incorporan por FADH2 son 6 moles de H+ y por tanto 1,5 moles de ATP
- 13. Rendimiento energético por cada Acetil CoA que ingresa al Ciclo de Krebs 3 NADH 2.5 ATP 7,5 ATP 1 FADH2 1,5 ATP 1,5 ATP 1 GTP 1 ATP Total 10 moles de ATP
- 14. Teoría quimiosmótica •El transporte de electrones crea un gradiente de protones. •La membrana interna de la mitocondria es impermeable a los protones. •Los transportadores de electrones están organizados en la membrana de forma vectorial. •La ATP sintetasa está situada vectorialmente en la membrana.
- 15. Cit C ATP ADP + Pi NAD+ + + Comp. I e e e e + + Comp. III e e + + Comp.IV e e e e + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Funcionamiento de la cadena respiratoria NADH Matríz Espacio intermembranoso
- 16. Regulación de la respiración celular A nivel del ciclo de Krebs • Disponibilidad de acetil CoA y de ácido oxalacético; y niveles de NADH.H+. • Relación ATP/ADP. A nivel de la cadena transportadora de electrones • Disponibilidad de cofactores reducidos y O2. A nivel de la ATP sintetasa • Pobre gradiente protónico y relación ATP/ADP alta, inhibida por Ca2+.
- 17. Succínico Fumárico 4 H+ 4 H+ 2 H+ Organización de los componentes e inhibidores NADH Desh Fe-S. Succínico Desh. Fe-S. Citocromos b,c1, Fe-S Cit a, a3, Cuproprot Actinomicina A Rotenona CN y CO FAD FADH2
- 18. Efectos de los inhibidores de la cadena transportadora de electrones • Detención del consumo de oxígeno. • Detención de la formación de agua. • Detención de la oxidación de los sustratos. • No se forma el gradiente de protones. • Detención de la síntesis de ATP. Estos inhibidores se combinan con algún transportador e impiden que cumplan su función.
- 19. •¿Por qué una sobredosis de barbitúricos puede causar la muerte? Los barbitúricos inhiben el complejo I de la CTe- •¿Po qué el sufrimiento fetal agudo provocado por deficiencia de O2 puede provocar lesiones permanentes e incluso la muerte? El déficit de O2 hace que no ocurra el transporte de electrones por lo que no se formará el gradiente y no habrá síntesis de ATP. Interrogantes ??
- 20. Efectos de los inhibidores de la fosforilación oxidativa • Detención del consumo de oxígeno. • Detención de la formación de agua. • Detención de la oxidación de los sustratos. • Detención de la síntesis de ATP. Impiden el uso del gradiente por lo que éste no se disipa
- 21. Efectos de los desacopladores de la cadena respiratoria. • Aumento del consumo de oxígeno. • Aumento de la formación de agua. • Aumento de la oxidación de los sustratos. • Detención de la síntesis de ATP. • Disipación del gradiente de protones. • Liberación de energía en forma de calor. Hacen permeable la membrana interna a los protones. No se forma el gradiente
- 22. MITOCONDRIAS Y ESTRÉS OXIDATIVO O2 RESPIRACIÓN CELULAR H2O2- O2 ROS REACTIVE OXYGEN SPECIES ALTERACIONES DEL METABOLISMO ARTERIOESCLEROSIS, CÁNCER ENVEJECIMIENTO SISTEMAS DE DEFENSA SUPERÓXIDO DISMUTASA, CATALASA (GLUTATIÓN, VITAMINAS C Y E)
- 23. CONCLUSIONES • La cadena transportadora de electrones se acopla a la fosforilación oxidativa mediante un gradiente de protones que garantiza la utilización adecuada de la energía por la célula. • La regulación del procesos de la respiración celular depende de niveles de ADP, ATP, cofactores oxidados y reducidos y disponibilidad de O2. • Existen sustancias que inhiben la cadena transportadora de electrones, la fosforilación oxidativa o provocan el desacoplamiento entre ambas etapas. • El consumo de oxígeno durante la respiración celular lleva aparejada una producción secundaria de radicales libres que, a pesar de las defensas antioxidantes de la célula, puede inducir una situación de estrés oxidativo, y ser lesiva conduciendo a la muerte celular.
- 24. Estudio Independiente 1. Especificar las etapas de la cadena respiratoria y los vínculos entre ellas. 2. Estudiar mecanismos y efectos de inhibidores y desacopladores. • Al estudiar la regulación debe precisar: 1. Etapa en que ocurre. 2. Mecanismo involucrado Recuerde que el ATP y ADP regulan en dos etapas el proceso: en el ciclo de Krebs y directamente sobre la ATP sintasa. • Interpretar la regulación en diferentes condiciones y debe tener en cuenta: 1. Condición que se plantea 2. Etapa afectada y justificar el efecto. 3. Efectos sobre el proceso en general.