DR, ANGEL MARTINEZ CALDERON

UNIVERSIDAD MEXICANA DEL NORTE

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA yTEORÍA QUIMIOSMÓTICA

PROCESOS TRANSDUCTORES DE ENERGÍA

FOSFORILACIÓN OXIDATIVASíntesis química de ATP

impulsada por el proceso exergónico de transferencia de electrones

desde el NADH al O2

FOTOFOSFORILACIÓNSíntesis química de ATP

impulsada por absorción de luz solar

Procesos transductores de energía más importantes en la biósfera

HETERÓTROFOS AUTÓTROFOS

SÍNTESIS DE ATP

RESPIRACIÓN CELULAR

Fase 1

Fase 2: Ciclo de Krebs

Fase 3: Cadena respiratoria yFosforilación oxidativa

Producción de Acetil-CoA

Oxidación de Acetil-CoA

Síntesis de ATP

Amino-ácidos

Ácidosgrasos

Glúcidos

Glucólisis

Piruvato

CO2

Acetil-CoA

Cadena respiratoria(de transferencia de e-)

y Fosforilación oxidativa

Ciclo deKrebs

CitratoOxalacetato

CO2

CO2

NADH, FADH2(transportadoresde e- reducidos)

ADP + Pi ATP

½ O2 + 2 H+

H2O

e-

e-e-

e-

e-

e-e- e-

e-

e-e-

e-

Amino-ácidos

Ácidosgrasos

Glúcidos

Glucólisis

Piruvato

CO2

Acetil-CoA

Cadena respiratoria(de transferencia de e-)

y Fosforilación oxidativa

Ciclo deKrebs

CitratoOxalacetato

CO2

CO2

NADH, FADH2(transportadoresde e- reducidos)

ADP + Pi ATP

½ O2 + 2 H+

H2O

e-

e-e-

e-

e-

e-e- e-

e-

e-e-

e-

La FOSFORILACIÓN OXIDATIVA comienza con la entrada de electrones

en la CADENA RESPIRATORIA

La fosforilación oxidativa, ocurre en la

mitocondria, y se refiere a la síntesis

química de ATP (reacción endergónica)

impulsada por el proceso exergónico de

transferencia de electrones desde el

NADH al O2 (cadena respiratoria).

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

MitocondriaSitio subcelular donde ocurre la fosforilación oxidativa en

células eucariotas (1948)

Albert L. Lehninger1917-1986

TEORÍA QUIMIOSMÓTICA MITOCONDRIAL(P. Mitchell, 1961)

Peter Mitchell1920-1992

The Nobel Prize in Chemistry 1978"for his contribution to the understanding of biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic theory"

El gradiente electroquímico de protones a través de la membrana interna mitocondrial (fuerza proto-motriz)

es crucial para los procesos de transducción de energía y síntesis de ATP

La teoría quimiosmótica mitocondrialAcopla el flujo de electrones a través de la cadena respiratoria y

la síntesis de ATP

La fuerza proto-motriz, lleva a la síntesis de ATP, como consecuencia del flujo pasivo de H+ hacia la matriz mitocondrial, a través de un poro de H+ (F0) asociado a la ATP

sintasa (Complejo V)

ADP + Pi + nH+ (p) → ATP + H2O + nH+

(N)

Postulados de la teoría quimiosmótica mitocondrial(P. Mitchell, 1961)

• La membrana interna es impermeable a los H+

• El transporte de e- a través de la cadena respiratoria está asociado al transporte de H+ desde la matriz hacia el espacio intermembranas

• Se conserva la energía de oxidación de los procesos metabólicos en forma de potencial electroquímico, ya que se genera un gradiente electroquímico de H+

• La cadena respiratoria está acoplada a la síntesis de ATP

• Se sintetizan 3 ATP por cada par de e- pasados al O2 si el dador es NADH, y 2 ATP por cada par de e- pasados al O2 si el dador es succinato.

• Esto por acción de la ATP sintasa

Síntesis de ATP por ATP sintasa

John Walker

The Nobel Prize in Chemistry 1997"for their elucidation of the enzymatic mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate (ATP)"

Paul Boyer

ATP sintasa

• Gran complejo enzimático, que cataliza la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi, acompañado del flujo de H+

• Está formado por dos componentes:F1, una proteína periférica de membrana (α3β3γδε)Fo, una proteína integral (poro de H+) (ab2c10-12)

F1

F0

Matriz

EIM

La FOSFORILACIÓN OXIDATIVA se refiere a la síntesis química de ATP impulsada por el proceso exergónico de transferencia de

electrones desde el NADH al O2

RESUMEN

• Ocurre en la mitocondria

• La fosforilación oxidativa comienza con la entrada de e- en la cadena respiratoria

• Los e- pasan a través de una serie de transportadores incluídos en la membrana interna mitocondrial.

• Los transportadores electrónicos mitocondriales funcionan dentro de complejos proteicos ordenados en serie

• La transferencia mitocondrial de e- es un proceso exergónico, que libera energía suficiente para la síntesis de ATP

• El flujo de H+ a favor de su gradiente electroquímico proporciona la energía libre para la síntesis de ATP, por acción de la ATP sintasa (rotor molecular)

*2 NADH EN GLUCOLISIS

*2 NADH DE PIRUVATO A ACETIL COA

*6 NADH EN KREBS

*2 FADH EN KREBS

*4 ATP EN GLUCOLISIS Y KREBS

*CADA NADH PRODUCIRA 3 ATP

*CADA FADH PRODUCIRA 2 ATP