Post on 21-Oct-2015
BIOENERGETICA
BIOENERGETICA Y METABOLISMO.
REACCIONES MITOCONDRIALES.
SINTESIS DE ACETIL CoA.
CICLO DE KREBS.
CADENA RESPIRATORIA.
FOSFORILACION OXIDATIVA.
INHIBIDORES Y DESACOPLADORES.
BENJAMIN RUIZ CHANG
BIOENERGETICA Y METABOLISMO INTERMEDIARIO
Las vías metabólicas se pueden agrupar dentro de dos rutas principales dependiendo del fin que persiguen.
El Catabolismo, es la ruta donde se degradan biomoleculas orgánicas complejas a moléculas mas pequeñas.ᵜ Carbohidratos (almidón) glucosaᵜ Lípidos (triglicéridos) ácidos grasosᵜ Proteínas (Caseína) aminoácidos
El Anabolismo, donde se sintetizan grandes biomoleculas complejas a partir de moléculas precursoras pequeñas.ᵜ Glucosa Glucógenoᵜ Ácidos grasos Triglicéridosᵜ Aminoácidos Proteínas
BENJAMIN RUIZ CHANG
LEYES DE LA TERMODINAMICA
PRIMERA LEY:
“La energía del universo se mantiene constante”.
SEGUNDA LEY:
“El grado de desorden del universo se incrementa”.
∆G = ∆H - T∆S
∆G = CAMBIO DE ENERGIA LIBRE
∆H = CAMBIO DE ENTALPIA (CALOR LIBERADO)
T = TEMPERATURA
∆S = CAMBIO DE ENTROPIA (GRADO DE DESORDEN)
BENJAMIN RUIZ CHANG
COMPLEJO SIMPLE
Degradación de biomoleculas orgánicas. Reacciones de liberación de energía (exotérmicas). Producción de coenzimas reducidas (NADH y FADH2). Producción de ATP.
SIMPLE COMPLEJO
REACCIONES CATABOLICAS REACCIONES ANABOLICAS
ATP
Síntesis de biomoleculas orgánicas. Reacciones que requieren de energía (endotérmicas). Producción de coenzimas oxidadas (NAD y FAD). Utilización de ATP.
ADP + Pi
BENJAMIN RUIZ CHANG
MITOCONDRIAS
Las mitocondrias son llamadas “la central de energía de la célula” debido a que en ellas se produce una serie de reacciones de óxido-reducción cuya energía libre es utilizada para la síntesis de ATP.
Estas reacciones de oxido-reducción que ocurren en la mitocondria generan el grueso del ATP producido por conversión de glucosa a H2O y CO2.
BENJAMIN RUIZ CHANG
Reacciones químicas en la mitocondria
Oxidación del piruvato o ácidos grasos a CO2 acoplada a la reducción de los compuestos portadores de electrones NAD+ y FAD a NADH y FADH2.
La transferencia de electrones del NADH al complejo I y del FADH2 al complejo II hasta el oxigeno molecular (O2) ocurren en la membrana interna y están acopladas al bombeo de protones hacia el espacio intermembranoso y a la generación de una diferencia de potencial electroquímico de H+ a través de dicha membrana .
Atrapamiento de la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP por el complejo ATPasa F0F1.
BENJAMIN RUIZ CHANG
Síntesis de Acetil CoA
Por acción del complejo multienzimático Piruvato Deshidrogenasa (PDH), cada piruvato (3 átomos de carbono) se convierte en un Acetilo (2 átomos de carbono), este proceso se realiza en la matriz mitocondrial y experimenta tres reacciones químicas:
Descarboxilación (perdida de CO2).
Oxidación del grupo ceto (C2) del piruvato.
Activación por unión de la Coenzima-A.
El Acetilo se une a la Coenzima-A, formando una molécula de Acetil CoA, sustrato necesario para que se inicie el ciclo de Krebs.
Piruvato
BENJAMIN RUIZ CHANG
Complejo Piruvato Deshidrogenasa (PDH)
ENZIMA ABREVIATURA COENZIMA
Piruvato Descarboxilasa E1Tiamina pirofosfato (TPP)
Dihidrolipoil Transacetilasa E2Lipoamida (Acido Lipoico)Coenzima-A (CoA-SH)
Dihidrolipoil Deshidrogenasa E3Flavina Adenina Dinucleótido (FAD) Nicotinamida Adenina Dinucleótido (NAD)
Piruvato
Acetil-CoACoA-SH
TPP
Hidroxi-etil-TPP
Lipoamida
Acetil dihidro
Lipoamida
Dihidrolipoamida
FADH2
FAD
NAD+
NADH
E1 E2
E3
CO2
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Piruvato DH
E1
E2
E3
Piruvato DH
E1
E2
E3
Activa Inactiva
PDH quinasaPDH quinasa
PDH fosfatasaPDH fosfatasa
ATP ADP
Ca2+
ADP, Piruvato NADH, Acetil CoA
Pi H2O
P
Ciclo del ácido cítrico
El ciclo se inicia con una molécula de Acetil CoA, el cual se produce por degradación de carbohidratos, lípidos y proteínas. Todas las reacciones son catalizadas por enzimas que se localizan en la matriz mitocondrial.
Un residuo acetilo del Acetil CoA se condensa con una molécula de oxalacetato para dar citrato. Luego, a través de una secuencia de reacciones (etapas 2 a 8) cada molécula de citrato es convertida en oxalacetato perdiendo 2 moléculas de CO2 en el proceso.
En el ciclo, se producen equivalentes reductores (3NADH y 1FADH2). A partir de una molécula de Acetil CoA en el ciclo de Krebs se producen solamente un ATP.
BENJAMIN RUIZ CHANG
CITRATO SINTASACITRATO SINTASA
ACONITASAACONITASA
ISOCITRATO DHISOCITRATO DH
α-CETOGLUTARATO DHα-CETOGLUTARATO DH
SUCCINATO DHSUCCINATO DH
SUCCINATO TIOCINASASUCCINATO TIOCINASA
FUMARASAFUMARASA
MALATO DHMALATO DH
BENJAMIN RUIZ CHANG
Los componentes de la cadena transportadora de electrones (cadena respiratoria) son complejos proteicos que se ubican en la membrana interna mitocondrial.
El NADH y el FADH2 transfieren electrones a la cadena respiratoria ubicada en la membrana mitocondrial interna constituida por cuatro grandes complejos enzimáticos: complejo I (NADH deshidrogenasa), complejo II (Succinato deshidrogenasa), complejo III (Citocromo b-c1 oxido-reductasa) y complejo IV (Citocromo c oxidasa).
Cadena Respiratoria
BENJAMIN RUIZ CHANG
Fosforilación oxidativa
La fosforilación oxidativa es el proceso en cual se forma ATP, a partir de ADP + Pi como resultado del regreso de los protones hacia la matriz mitocondrial.
La ATP sintetasa, es un complejo proteico que presenta 2 partes: una transmembranosa (porción F0), que tiene un túnel para el pasaje de H+ y otro orientado hacia la matriz mitocondrial (porción F1) que realiza la fosforilación oxidativa.
BENJAMIN RUIZ CHANG
Inhibidores de Transporte Electronico y Desacopladores de Fosforilación Oxidativa
BarbitúricosRotenonaPiericidina
BarbitúricosRotenonaPiericidina
MalonatoCarboxinaTrifluoroacetona
MalonatoCarboxinaTrifluoroacetona
AntimicinaMixotiazolEstigmatelina
AntimicinaMixotiazolEstigmatelina
CianuroMonóxido de carbonoAzida Sódica
CianuroMonóxido de carbonoAzida Sódica
Oligomicina2,4-DinitrofenolOligomicina2,4-Dinitrofenol
ATPasa
F0
F1
Los inhibidores, son compuestos químicos que impiden el transporte de electrones a través de la cadena respiratoria, actúan a nivel de los cuatro complejos respiratorios.
Los desacopladores impiden el regreso de protones por la fracción F1, estos protones regresan a la matriz solo por la fracción F0, por tal motivo no se produce la fosforilación oxidativa (síntesis de ATP), pero si la formación de agua metabólica, y el organismo gana energía en forma de calor.
BENJAMIN RUIZ CHANG
Representan una interesante clase de antibióticos de origen bacteriano que facilitan el movimiento de iones inorgánicos a través de las membranas biológicas. Son compuestos de bajo peso molecular y se dividen en dos grandes grupos:
1. Transportadores móviles, son aquellos que difunden fácilmente en una membrana, transportando un ion de un lado a otro.
2. Formadores de canal, forman un canal que atraviesa la membrana y a través del cual pueden difundir los iones.
IONOFOROS
Compuesto Catión transportado Acción
Valinomicina K+, Rb+ Uniport, electrogénico
Nigericina K+/H+ Antiport, electroneutro
Gramicidina H+, Na+, K+ Forma canales
Alameticina K+, Rb+ Forma canales
BENJAMIN RUIZ CHANG
ENFERMEDADES MITOCONDRIALES
Enfermedad Mitocondrial
Genes Mutados
Mitocondria
Citosol
Membrana Celular
Apoptosis
Neurona ALTERACIÓN DELSNC. DÉFICIT DE
ENERGÍA
ALTERACIÓN DELSNC. DÉFICIT DE
ENERGÍA
Núcleo
GenomaMitocondrial
La miopatía mitocondrial comprende la deficiencia o ausencia, de la mayor parte de las enzimas que participan en las reacciones mitocondriales, a todas estas alteraciones se denomina MELAS (miopatía, encefalopatía, lactoacidosis y apoplejía). Es un estado hereditario, que tiene como consecuencias trastornos del Sistema Nervioso central (SNC), por el déficit de energía.
BENJAMIN RUIZ CHANG