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Mitocondria y respiración aeróbica. FMVZ-BUAP M. en C. Carlos Gerardo Castillo Sosa Primavera 2013. Estructura y función. Pueden observarse por microscopia óptica 1 a 4 µm de diámetro Membranas mitocondriales externa e interna Crestas relacionadas con MI Matriz Espacio intermembranoso. - PowerPoint PPT Presentation
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Mitocondria y respiración aeróbicaFMVZ-BUAP
M. en C. Carlos Gerardo Castillo Sosa
Primavera 2013
Estructura y función
Pueden observarse por microscopia óptica
1 a 4 µm de diámetro Membranas mitocondriales
externa e interna Crestas relacionadas con MI Matriz Espacio intermembranoso
Membranas mitocondriales
Membrana externa
Lípidos y enzimas
Contiene porinas
Permeable a ATP, NAD y coenzima A
Membrana interna
Con mas de 100 polipéptidos diferentes
Cardiolipina
Crestas
Matriz mitocondria
Enzimas DNA: 13 polipeptidos Ribosomas tRNA: 22 tRNA 2 rRNA
La mitocondria es el centro del metabolismo oxidativo en la célula y convierte los productos del catabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas en energía química almacenada en ATP
La molécula energética mas importante en los sistemas biológicos
Utilizada en: Síntesis de proteínas
Síntesis de ácidos nucleicos
Transporte de moléculas en contra del gradiente de concentración
El ATP
Pi2
H+
ADP
ATP
H2O
Metabolismo oxidativo en la mitocondria
ATP, la molécula mas importante para capturar y transferir energía libre
Se utiliza en muchos procesos celulares
Trasporte de moléculas
Movimiento de cilios
Contracción muscular
Síntesis de proteínas a partir de A.A
Síntesis de a.a a partir de nucleótidos
Oxidación aeróbica
El metabolismo de ac. Grasos y hexosas a CO2 y agua
Los pasos iníciales de la Glucolisis transcurren en el citosol y no necesitan O2
36 moléculas de ATP
La etapa final transcurre en la mitocondria
En procariotas en membrana plasmática
Fosforilación oxidativa
La mitocondria emplea un gradiente iónico a través de su membrana interna para síntesis de ATP
La utilización de los electrones retirados de la oxidación de un sustrato se llama Fosforilación oxidativa
La energía liberada de la oxidación de una molécula de NADH o FADH es suficiente para impulsar la síntesis de varias moléculas de ATP
2x1026 moléculas de ATP por día
Transporte de electrones
Los electrones de alta energía como NADH o FADH se transfieren por una serie de portadores específicos de electrones
Constituyen la cadena de transporte de electrones (o cadena respiratoria) de la membrana mitocondrial interna
Esta energía se libera en cantidades pequeñas
Tipos de portadores de electrones
La cadena trasportadora de electrones se compone de 5 portadores de electrones unidos con la membrana
Flavoproteínas
Citocromos
Tres átomos de Cu
Ubicuinona
Proteínas con Fe y S
Los portadores están dispuestos en orden de potencial redox positivo creciente
Primero se reducen y luego se oxidan
El aceptor final de esta cadena es el O2 el cual se reduce para formar agua
Se forma un gradiente de concentración protónica
Además se produce un potencial eléctrico a través de la membrana interna como resultado del bombardeo de protones con carga positiva a través de la matriz
Fuerza proton-motriz
En 1960, Humberto Fernández Moran , descubrió una capa de esferas unidas a ala cara interna de la membrana interna
Efraim Racker aisló estas esferas, las cuales llamo Factor de unión 1 o F1
La F1 hidroliza ATP o función de ATPasa
Las enzimas no afectan la constante de equilibrio de las reacciones que catalizan
Las enzimas son capaces de catalizar las reacciones en un sentido y en el contrario
Los mecanismos para la formación de ATP
Sintetasa de ATP
Formada por dos componentes: una cabeza F1 y una sección basal F0
Una mitocondria típica eucariota tiene 15000 copias de la sintetasa de ATP
Existen versiones homologas de la sintetasa en la membrana interna de la mitocondria y en la membrana plasmática de bacterias
La base de la formación de ATP de acuerdo con el mecanismo de cambio de unión
¿Cómo es que un gradiente electroquímico de un protón proporciona la energía necesaria para impulsar la síntesis de ATP?
Paul Boyer, UCLA, 1979 Mecanismo de cambio de
unión
1) La energía liberada con el movimiento del protón no se usa para impulsar la Fosforilacion del ADP en forma directa, sino que se emplea en cambiar la afinidad de unión del sitio activo por el producto ATP
2)Cada sitio activo progresa de manera sucesiva por tres diferentes conformaciones con afinidades distintas por los sustratos y los productos
3) El ATP se sintetiza por catálisis rotatoria, en la que una parte de la sintetasa de ATP rota en relación con la otra parte
El papel de la porción F0 de la sintetasa de ATP
1. Las subunidades c de la base F0 se ensamblan en un anillo que se encuentra dentro de la bicapa lipídica
2. El anillo c esta unido con la subunidad gamma del tallo
3. El movimiento “colina abajo” de los protones por la membrana impulsa la rotación del anillo de subunidades c
4. La rotación del anillo c de F0 proporciona la fuerza de torsión que impulsa la rotación de la subunidad gamma unida, lo que conduce a la síntesis y liberación de ATP
