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QUÍMICA BIOLÓGICA

QUÍMICA BIOLÓGICA. LIC. NUTRICIÓN ANALISTA BIOLÓGICO. 2014. LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO QCA . BIOLÓGICA. PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN. Bolilla 3

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Presentation Transcript

  1. QUÍMICA BIOLÓGICA • LIC. NUTRICIÓN • ANALISTA BIOLÓGICO 2014

  2. LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN Bolilla 3 Cadena respiratoria. Ubicación celular. Componentes de la cadena respiratoria. Función. Importancia de Vitaminas y Minerales. Fosforilación oxidativa: Síntesis de ATP. Acción de Inhibidores: Desacoplantes, inhibidores de la fosforilación, inhibición del transporte electrónico. Control respiratorio. Sistema microsómico: Metabolismo de xenobióticos.

  3. Repasemos…. e- NAD+ III Fe Fe Fe-S Fe NADH FAD FMN Coenzima Q I II Fe-S Fe-S Fe Fe/Cu IV Fe/Cu O2 Fumarato Complejo II SUCCINATO DESHIDROGENASA Complejo II SUCCINATO DESHIDROGENASA Succinato Cit.c Complejo I NAD UBIQUINONA REDUCTASA Complejo I NAD UBIQUINONA REDUCTASA Complejo I NAD UBIQUINONA REDUCTASA Complejo I NAD UBIQUINONA REDUCTASA Cit.b /Centro Fe-S/ Cit c1 Cit.a Cit a3 Complejo III CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA Complejo III CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA Complejo III CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA Complejo III CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA Complejo IV CITOCROMO OXIDASA Complejo IV CITOCROMO OXIDASA Complejo IV CITOCROMO OXIDASA Componentes de la Cadena de Transporte Electrónico

  4. REACCIONES DEL COMPLEJO I NADH + H+ NAD+ + 2 e- + H+ (Eo= - 0,32 V) FMN + 2 e- + 2 H+ FMNH2 (Eo= - 0,22 V) NADH + H+ + FMN → FMNH2 + NAD+

  5. Camino de los equivalentes de reducción en el Complejo I

  6. COMPLEJO II • Succinato-coenzima Q oxidorreductasa (E) • Coenzima: FAD • Proteínas ferrosulfuradas • Transfiere equivalentes de reducción desde succinato a la coenzima Q Succinato + E-FADFumarato+ E-FADH2 E-FADH2 + Prot-Fe+++ E-FAD + Prot-Fe++ Prot-Fe+++ CoQProt-Fe+++ + CoQH2

  7. Es la Coenzima Q, una Benzoquinona liposoluble Posseuna cadena lateral isoprenoide (R) Molécula pequeña que difunde a través de las membranas.

  8. Complejo IV Complejo III CAMINO DE LOS ELECTRONES desde el COMPLEJO III al O2 ½ O2 + H+ CoQH2 Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Cit. b566 Cit. b562 Cit. c1 Cit. c Cit. a.a3 Fe-S CoQ H2O Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++

  9. Hemo A (Citocromo a y a3) Estructura de los citocromos Estructura general de citocromo c y c1 Son proteínas con un grupo prostético hemo unido a Fe. Las mitocondrias poseen 3 tipos de Citocromos: a, b y c

  10. Cadena de Transporte de Electrones Feduchi, Blasco, Romero, Yañez. Bioquímica. 1° Edición

  11. ¿Qué reacciones proveen de NADHa la Cadena Respiratoria? Deshidrogenasas NAD dependientes • Piruvatodeshidrogenasa • Isocitratodeshidrogenasa • Malato deshidrogenasa • a-cetoglutaratodeshidrogenasa CICLO DE KREBS Sustrato + NAD+ Producto + NADH + H Deshidrogenasas NAD dependientes Cadena Respiratoria

  12. Oxidaciones en la Mitocondria: Aportes de NADH+H+ y FADH2

  13. Transporte Electrónico mitocondrial¿Qué tipo de proceso? • El flujo de e- ocurre a favor del gradiente • de Potencial de Reducción • Es un proceso exergónico • Transcurre con disminución de energía libre • Neto posee un – DG • Desde NADH+H hasta O2 y formar H2O : - 52,6 Kcal/mol ¿Se puede aprovechar esa Energía en otro proceso? ¿En formación de enlaces fosfato de alta energía?

  14. Moléculas de alta energía Adenosina Trifosfato (ATP)

  15. Energía de Hidrólisis de los Compuestos de elevada Energía Hidrólisis del ATP Hidrólisis con eliminación de la repulsión de cargas Estabilización por resonancia Ionización (- 7,3 Kcal/mol)

  16. (DG°´ + 7,3 Kcal/mol) ADP + Pi ATP + H2O (DG°´ - 7,3 Kcal/mol) La producción de ATP utilizando Energía liberada durante el Transporte de Electrones en la Cadena Respiratoria mitocondrial se denomina FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

  17. ¿Dónde ocurre la síntesis de ATP? COMPLEJO ATP sintasa • F1: 9 subunidades polipeptídicas: a3 b3 g d e y 3 sitios catalíticos • Fo: Proteína integral , canal transmembrana para protones con 3 subunidades: a, b2 y c12 • Esta enzima es la que transforma la energía cinética del ATP en energía química. • El Dr. Boyer (1964) recibió el Premio Nobelal describir la ATP sintasa.

  18. ¿Cómo ocurre la síntesis de ATP? FOSFORILACIÓN OXIDATIVALa Cadena de Transporte de Electrones yla FOSFORILACIÓN OXIDATIVA estuvieron separadas conceptualmentepor mucho tiempo. En 1961 Peter Mitchell propuso la Hipótesis Quimiosmótica“LA FORMACIÓN DEL ATP (O FOSFORILACIÓN DEL ADP), ES POSIBLE POR LA DIFERENCIA EN LA CONCENTRACIÓN DE PROTONES A TRAVÉS DE LA MEMBRANA”

  19. PETER DENNIS MITCHELL (1920 - 1992) Hipótesis Quimiosmótica -A partir de 1961 trabajó en el estudio sobre el almacenamiento de la energía en los seres vivos para ser posteriormente transportada a los puntos de utilización por medio de las moléculas de ATP. -La energía liberada por el traslado de electrones en la cadena respiratoria se conserva mediante la fosforilación del ADP, que se convierte nuevamente en ATP, proceso denominado FOSFORILACIÓN OXIDATIVA. -En 1978 fue galardonado con el Premio Nobel de Química por sus trabajos sobre el INTERCAMBIO DE ENERGÍA BIOLÓGICA MEDIANTE LA TEORÍA DE LA QUÍMICA OSMÓTICA.

  20. ESPACIO INTERMEMBRANA MATRIZ SINTESIS DE ATP TEORIA QUIMIOSMOTICATraslocación de H+ acoplada al Transporte de electrones H+ H+ H+ e- e- e- e- H+ H+ H+ H+ H+ H+ 3 ATP

  21. H+ H+ H+ e- e- e- 2 ATP H+ H+ H+

  22. POSTULADOS DE LA TEORIA QUIMIOSMOTICA • Membrana mitocondrial impermeable a protones. • Traslocación de H+ durante el transporte de electrones. • Formación de un gradiente electroquímico (H+ y cargas positivas). • Los protones acumulados en el espacio intermembrana crean una fuerza: «protón-motriz», por la tendencia de volver a pasar al interior para igualar el pH a ambos lados de la membrana. • El pasaje de los H+ a través de Fo activan la ATP sintasa.

  23. Translocasa ADP-ATPy Transportador de Pi La energía del gradiente de protones se utiliza también para el transporte

  24. Relación P/O en Cadena de Transporte Electrónico Experimento: Mitocondrias + Sustrato oxidable Consumo de Pi y O2 Sustrato oxidable + Deshidrogenasa NAD dep. NADH+H+ Sustrato oxidable + Deshidrogenasa FAD dep. FADH2 e- e- e- e- P/O = 2 /1 (1,5/1) P/O = 3/1 (2,5/1) P/O: Relación entre moléculas de P y átomos de O2 consumidos

  25. El control de la fosforilación oxidativa permite a la célula producir solo la cantidad de ATP que se requiere para el mantenimiento de sus actividades. • El cociente máximo medido para la oxidación de NADH es 2,5 y para FADH2 es 1,5, para mayor practicidad se consideran 3 ATP y 2 ATP, respectivamente. • Control respiratorio por el aceptor • Las mitocondrias solo pueden oxidar al NADH y al FADH cuando hay una concentración suficiente de ADP y Pi. • Cuando todo el ADP se transformó en ATP, disminuye el consumo de oxígeno y aumenta cuando se suministra ADP.

  26. INHIBIDORES • Inhibidores del transporte electrónico Inhiben solamente el transporte de e- • Inhibidores de la fosforilación Inhiben la síntesis de ATP , indirectamente el transporte de e- • Desacoplantes Impiden la síntesis de ATP pero no inhiben el transporte de electrones • Inhibidores de la translocasa Inhiben la entrada de ADP y la salida de ATP desde la mitocondria

  27. INHIBIDORES del TRANSPORTE ELECTRÓNICO Complejo III Complejo I Complejo IV El uso de inhibidores no solo ha ayudado a deducir la secuencia de la cadena respiratoria, sino que ha permitido conocer mejor el mecanismo de acción de algunos fármacos y venenos.

  28. Inhibidores del Transporte Electrónico

  29. Inhibidores de la Fosforilación

  30. INHIBIDORES DE LA FOSFORILACIÓN • Oligomicina: Bloquea el flujo de protones a través de Fo. • Se inhibe la síntesis de ATP • Se acumulan protones y se produce una fuerza inversa deteniéndose el transporte de electrones.

  31. O- 2,4 Dinitrofenol (DNP) DESACOPLANTES Actúan como ionóforos eliminando el gradiente de protones. Desacoplan la fosforilación del transporte electrónico + H+ Forma protonada que atraviesa la membrana

  32. DESACOPLANTES • Compuestos que impiden la síntesis de ATP, pero no bloquean el flujo de electrones, de esa manera desacoplan la cadena respiratoria de la fosforilación oxidativa. • El 2,4-dinitrofenol (DNF) transfiere iones hidrógeno desde el lado externo hacia la matriz y anula el gradiente de protones creado por la cadena respiratoria. • Termogenina de la “grasa parda”

  33. BIBLIOGRAFIA • “Nutrición”-Texto y Atlas –Autores: Biesalski.Grimm- Ed. Panamericana-Año 2007 • “Química Biológica”- Autor: Antonio blanco- Editorial El Ateneo-Reimpresión 8° edic.-2007 • “Lo Esencial en metabolismo y Nutrición”-Cursos Crash de Mosby- Autor: Sarah Benyon-Ed. Harcourt Brace- 1°Ed. 1998

  34. Gracias!..... Seguimos en la próxima clase…..

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