6 2-Metabolismo Oxidativo CTE y fosforilación oxidativa

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Unidad 6. Metabolismo oxidativo
BIOQUIMICA
6.2 Cadena Transportadora de Electrones y Fosforilación Oxidativa
Esteban A. Ferro B, PhD 
Facultad de Ciencias Médicas
Universidad Nacional de Asunción
Contenido
Generalidades
Cadena transportadora de electrones
Fosforilación oxidativa
Lanzaderas mitocondriales y rendimiento de la oxidación de glucosa
 Glucógeno
 Glucosa
 Piruvato
 Aminoácidos
 2CO2
CO2
 Acidos grasos
Acetil CoA
Ciclo de Krebs
Glicólisis
 NADH + FADH2 
 NAD+ + FAD 
O2 
H2O 
ADP + Pi 
ATP 
Etapa 1
Etapa 2
Etapa 3
Metabolismo oxidativo
3
La oxidación total de glucosa genera una importante cantidad de equivalentes de reducción, mayoritariamente en las mitocondrias.
NADH y FADH2 producidos en las reacciones oxidativas deben regenerar sus formas oxidadas para que el metabolismo prosiga.
La manera más eficiente se logra por reducción de alguna especie, en nuestro caso del oxígeno, en la cadena mitocondrial de transporte de electrones o cadena respiratoria.
4
Es un conjunto de oxidorreductasas asentadas en la membrana mitocondrial interna, cuya función primordial es reponer los transportadores reducidos (NADH y FADH2) en su forma oxidada (NAD+ y FAD) para poder seguir oxidando sustratos. 
 
En organismos aerobios, el oxígeno (O2) actúa como aceptor final de electrones.
 
El proceso es exergónico, y la energía liberada es aprovechada para sintetizar ATP (fosforilación oxidativa).
Cadena mitocondrial de transporte de electrones (CTE) 
(Cadena respiratoria)
Espacio intermembrana
Membrana interna
Complejo IV
Complejo I
Complejo
 II
Piruvato, ácidos grasos, aminoácidos
Aminoácidos
Complejo V
NADH
FADH2
NADH
del citosol
Acetil CoA
Piruvato,
Ácidos grasos,
aminoácidos
Aminoácidos
NADH
NADH
Fumarato
Succinato
 H2O
ATP
O2
FAD
NAD+
Coenzima Q
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ADP + Pi
Complejo III
H+
Citocromo C
Membrana externa
Membrana interna
Crestas
Matriz
 Espacio intermembrana
 Retículo endoplásmico rugoso
Cara externa
 Membrana externa 
 Cara interna
Cara externa
 
 Membrana externa 
 
Cara interna
 Citosol
Matriz
Cadena mitocondrial de transporte de electrones (CTE) 
(Cadena respiratoria)
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El transporte de electrones está gobernado por los potenciales de reducción (E’ °’) de las especies que lo alimentan (NADH y FADH2) y del aceptor final (O2). 
 
El potencial redox de referencia (0,00 V) corresponde al electrodo estándar de hidrógeno (H2).
Sustancias con E’ °’ negativo Ceden e- al H2.
Se comportan como reductores
Sustancias con E’ °’ positivo Sustraen e- del H2.
Se comportan como oxidantes
Cadena mitocondrial de transporte de electrones (CTE) 
(Cadena respiratoria)
Cadena mitocondrial de transporte de electrones (CTE) 
Potenciales estándar de reducción
Oxidante
Reductores
½ O2 + 2H+ +2 e- = H2O Eº’ +0,815 V
NAD+ + H+ +2 e- = NADH Eº’ -0,315 V
NETO: ½ O2 + NADH + H+ = H2O + NAD+ Eº’= +1,13 V 
OXIDANTE
REDUCTOR
10
½ O2 + 2H+ +2 e- = H2O Eº’ +0,815 V
FAD + 2H+ +2 e- = FADH2 Eº’ 0 V (*)
NETO: ½ O2 + FADH2 = H2O + FAD Eº’= +0,815 V 
*
OXIDANTE
REDUCTOR
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Compuestos con valores negativos altos de E’ °’ son agentes reductores fuertes , y poseen gran tendencia a ceder electrones (se oxidan) 
Compuestos con valores positivos elevados de E’ °’ son agentes oxidantes fuertes, y poseen gran tendencia a aceptar electrones (se reducen) 
NADH, H+ + ½ O2  NAD+ + H2O
E’ °’ = 1,14 V
FADH2 + ½ O2  FAD + H2O
E’ °’ = 0,82 V
ΔG⁰’ = - n x F x ΔE’ °’ 
220 kJ/mol (52,6 kcal/mol)
n : número de electrones transferidos
F : constante de Faraday (96,5 kJ/V. mol) 
 ΔE’ °’: diferencia de potencial (V)
Para NADH= 220 kJ/mol (52,6 kcal/mol)
Reacciones netas de la CTE y diferencias de potencial
Electrones se transportan desde especies con potenciales redox más bajos a otras con potenciales más altos, de reductores a oxidantes.
Diferencia de potenciales redox (Ɛ°´)
ΔE °´ = E °´ (aceptor) – E °´ (dador) 
Diferencia de potencial redox de una reacción:
El flujo natural de los electrones implica una ΔE °´ + 
NETO: ½ O2 + NADH + H+ = H2O + NAD+
Diferencia de potenciales redox (ΔE °)
NAD+ + H+ +2 e- = NADH ΔE °´ = E°’ -0,315 V
½ O2 + 2H+ +2 e- = H2O E°’ +0,815 V
ΔE °´ = E °´ (aceptor) – E °´ (dador) 
E°’= +1,13 V 
Δ E °´ = +0,815 V - (- 0,315 V )
 = + 1,13 V 
NADH = NAD+ + H+ +2 e- ΔE °´
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NETO: ½ O2 + FADH2 = H2O + FAD
Diferencia de potenciales redox (ΔE °)
FAD + 2H+ + 2 e- = FADH2 ΔE °´ = E°’ -0,0 V
½ O2 + 2H+ +2 e- = H2O E°’ +0,815 V
ΔE °´ = E °´ (aceptor) – E °´ (dador) 
E°’= +0,815 V 
Δ E °´ = +0,815 V - 0,0
 = +0,815 V 
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¿De qué manera la CTE genera energía?.
Los electrones fluyen de especies con valores bajos a valores altos de E °´ → (ΔE °´ + )
ΔE ° está relacionado con ΔG°´ mediante la ecuación:
 ΔG°´ = - n . F . ΔE °´ 
Flujo de electrones de especies con valores de E ° negativos a otros con E ° positivos determina una Δ E ° + 
Este transporte se asocia con una ΔG negativa.
n : número de electrones transferidos
F : constante de Faraday (96,5 kJ/V. mol) 
 ΔE’ °’: diferencia de potencial (V)
NADH, H+ + ½ O2  NAD+ + H2O E’ °’ = 1,15 V
Reacciones netas de la CTE y diferencias de potencial
FADH2 + ½ O2  FAD + H2O E’ °’ = 0,815 V
ΔG⁰’ = - n x F x Δ E °’ 
ΔG⁰’ = - 2 x 96,5 kJ/mol.V x 0,815 V = 157 kJ/mol = 37,7 kcal/mol
ΔG⁰’ = - n x F x ΔE °’ 
ΔG⁰’ = - 2 x 96,5 kJ/mol.V x 1,15 V = 220 kJ/mol = 52,6 kcal/mol
Mayoritariamente proteínas conjugadas
Enzimas deshidrogenasas (flavoproteínas)
Proteínas sulfo-férricas.
Hemoproteínas (citocromos)
Proteínas que contienen cobre (Cit a + a3)
Una quinona hidrofóbica: Coenzima Q (CoQ, ubiquinona). 
Cadena mitocondrial de transporte de electrones (CTE) 
Componentes
Derivado de la riboflavina. Contiene anillo de isoaloxazina.
Es capaz de transportar 2 equivalentes de reducción
Componentes de la CTE – Flavina mononucleótido (FMN)
Flavina mononucleótico (FMN) en su forma oxidada o quinónica.
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Son proteínas que contienen hierro (Fe) no ligado a hemo (hierro no hemínico).
Los iones de Fe están unidos a átomos de azufre inorgánico.
Los iones de Fe a su vez se une a azufre de Cys de la proteína.
El ion se convierte reversiblemente de Fe+3 (ox) a Fe+2 (red) 
Son transportadores de 1 electrón.
Existen 2 configuraciones más frecuentes [2Fe-2S] y 
 [4Fe-4S]
Componentes de la CTE – Proteínas sulfoférricas (NHI)
Componentes de la CTE – Proteínas sulfoférricas (NHI)
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Es un derivado de benzoquinona con una larga cadena lateral isoprenoide, que le confiere carácter hidrófobo. 
Es un transportador móvil de electrones. Transporta 2 equivalentes de reducción.
Transfiere electrones al complejo III.
Participa del ciclo Q (autooxidación y bombeo de protones). 
Puede aceptar equivalentes de reducción de:
NADH deshidrogenasa.
Succinato deshidrogenasa.
Acil-CoA deshidrogenasa.
Glicerol-3-P deshidrogenasa
Componentes de la CTE – Ubiquinona (CoQ)
Componentes de la CTE – Ubiquinona (CoQ)
Coenzima Q (CoQ) o ubiquinona en su forma oxidada.
Contiene un número variable de unidades isoprénicas (n=10 en humanos)
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Proteínas conjugadas (hemoproteínas) que no ligan oxígeno, pero actúan oxidando o reduciendo, según el estado de oxidación del ión de hierro.
Hay varios en la CTE y cada uno contiene un grupo hemo.
En el hemo de los citocromos el hierro se convierte reversiblemente de Fe+3 a Fe+2 , como parte normal de su función como aceptor y dador de electrones. 
Cada citocromo transfiere 1 electrón, cada vez.
Los citocromos en sus estados oxidado o reducido poseen distintos espectros de absorción.
Componentes de la CTE - CitocromosComponentes de la CTE - Citocromos
Forman enlaces tioéter con la proteína
Similar al hemo de hemoglobina
Posee una cola isoprénica unida a la porfirina + grupo formilo
Componentes de la CTE - Citocromos
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Complejo I: NADH deshidrogenasa
Complejo II: Succinato deshidrogenasa
Complejo III: Citocromo c reductasa
Complejo IV: Citocromo c oxidasa
Componentes móviles: Coenzima Q y citocromo c. 
CTE - Organización
Cuatro complejos de óxido reductasas y dos componentes móviles, residentes en la membrana interna mitocondrial.
Para completar la fosforilación oxidativa, se agrega un complejo con capacidad de fosforilar ADP.
 - Complejo V: ATP sintasa
Complejo I
Matriz
Espacio intermembrana
Complejo III
Complejo IV
Complejo II
FeS
FADH2
Succinato
Fumarato
FAD
CTE - Organización
Componentes móviles: CoQ y cit c
Especies difusibles: NADH y O2
NADH
Deshidrogenasa
FMN
Fe-S
Succinato
Deshidrogenasa
FAD
Fe-S
Citocromo b
Fe-S
Citocromo c1
CuA
citocromo a
CuB-citocromo a3
succinato
fumarato
Membrana mitocondrial interna
Espacio intermembrana
Citocromo c
Complejo I
Complejo II
Complejo III
(citocromo bc1)
Complejo IV
(citocromo a + a3)
Complejo I. Recibe equivalentes de reducción producidos por oxidación de gliceraldehído-3-P (citosol), piruvato, isocitrato, α-cetoglutarato, malato, β-hidroxibutirato, hidroxiacil-CoA, glutamato, cetoácidos de cadena ramificada, etanol.
Complejo II. Recibe equivalentes de reducción producidos por oxidación de succinato, acil-CoA, glicerol-3-P.
CTE - Organización
CTE – Organización y potenciales de reducción 
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Complejo proteico integrado a la membrana mitocondrial interna. Es el de mayor tamaño.
Asociado a:
FMN: que se reduce a FMNH2. 
Subunidades peptídicas con centros sulfoférricos (6-8).
NADH cede sus equivalentes de reducción a FMN. 
Esta a su vez los transfiere a los centros sulfoférricos y de ahí pasan a la coenzima Q.
El proceso redox libera energía que se utiliza para bombear H+ de la matriz hacia el espacio intermembrana. 
NADH, H+ + CoQ  NAD+ + CoQH2
Complejo I: NADH deshidrogenasa
NADH-CoQ òxidorreductasa
Complejo I: NADH deshidrogenasa
Por cada molécula de NADH oxidada, se bombean 4 H+ (protones) desde la matriz al espacio intermembranal
NADH, H+ + CoQ  NAD+ + CoQH2
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Enzima localizada en la membrana interna mitocondrial que cataliza la deshidrogenación de succinato a fumarato.
Los equivalentes de reducción son transportados por FAD, que se convierte en FADH2. 
FADH2 transfiere los e- a una proteína sulfoférrica y luego a la coenzima Q, sin la ocurrencia de bombeo de H+.
Complejo II: succinato deshidrogenasa / Succinato-CoQ óxidorreductasa
CTE – Coenzima Q
Un conjunto de reacciones, el ciclo Q, permite enlazar la CoQH2 reducida (2 equivalentes de reducción) por los complejos I y II, con los citocromos, que no aceptan ni transfieren protones. 
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La CoQH2 se reoxida en 2 ciclos, con el anión radical CoQ⁰- como intermedio.
En el complejo III hay dos sitios para CoQ:
Qo: CoQH2 se une entre ISP y hemo bl (cerca del espacio intermembrana)
Qi: une CoQ⁰- y CoQ cerca del hemo bh (cerca de la matriz).
CoQH2 + cit.c1(Fe3+) 
		 CoQ⁰- + cit.c1(Fe2+) + 2H+ (fuera)
CoQH2 + CoQ⁰- + cit.c1 (Fe3+) + 2H+ (matriz)  
 CoQ + cit.c1 (Fe2+) + 2H+ (fuera) + CoQH2 
CoQH2 + 2 cit.c1 (Fe3+) + 2H+ (matriz) 
		 CoQ + cit.c1 (Fe2+) + 4H+ (fuera)
CTE – Coenzima Q - Ciclo Q
Los e- pasan al complejo III.
 
Los H+ salen de la matriz.
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CoQH2 + 2 cit.c1 (Fe3+) + 2H+ (M)  CoQ + cit.c1 (Fe2+) + 4H+ (IM)
M: matriz mitocondrial; IM: espacio intermembranal
CTE – Ciclo Q y complejo III
Los electrones pasan a través de la CTE desde los citocromos b y c1 (complejo III) al citocromo c, reduciéndolo. 
El citocromo c se desplaza para reducir a los citocromos a y a3 (complejo IV). 
CTE – Complejo III: Coenzima Q - citocromo c reductasa y citocromo c
 
CTE – Complejo III: Coenzima Q - citocromo c reductasa y citocromo c
El complejo III es transmembranal, 
Citocromo c es una pequeña proteína periférica, móvil, de la membrana interna mitocondrial.
Cit.c1 (Fe2+) + Cit.c (Fe3+)  Cit.c1 (Fe3+) + Cit.c (Fe2+)
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Compuesto por los citocromos a y a3. 
Contiene además iones de cobre CuA y CuB. 
Es el único transportador de electrones en el que el Fe del hemo tiene un sitio de coordinación que puede reaccionar directamente con O2.
Reduce el O2 a H2O.
CTE – Complejo IV: Citocromo c oxidasa
Citocromo c transfiere un e- al Cu+2.
	Cu+2 + e- Cu+1 
2. Cu+1 transfiere e- al citocromo a
	Fe+3 Fe+2 
Citocromo a transfiere e- al citocromo a3.
Citocromo a3 – Cu transfiere los e- al O2 , que se reduce produciendo agua. 
CTE – Complejo IV: Citocromo c oxidasa
CTE – Complejo IV: Citocromo c oxidasa
Cit.c (Fe2+) + ½ O2 + 2 H+ Cit.c (Fe3+) + H2O
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Complejo IV: Citocromo C oxidasa 
Cit C
Fe+3
Cit C
Fe+2
CuA+2
CuA+1
Cit a
Fe+2
Cit a
Fe+3
 Cit a3
Fe+2- CuB+1
e-
e-
e-
4e-
x 4
x 4
x 4
 O2
4H+ 
2H2O
Único transportador de electrones en el que el Fe del hemo tiene un sitio de coordinación que puede reaccionar directamente con O2.
Reduce el O2 a H2O.
 Cit a3
Fe+3- CuB+2
Complejo IV
Complejo I
Matriz
Espacio intermembrana
Complejo III
Complejo IV
Complejo II
FeS
FADH2
Succinato
Fumarato
FAD
NADH, H+ + ½ O2  NAD+ + H2O ; E’ °’ = 1,14 V
10 H+ bombeados fuera de la matriz
FADH2 + ½ O2  FAD + H2O; E’ °’ = 0,82 V
6 H+ bombeados fuera de la matriz
CTE – Resumen
Inhibe complejo I
Inhibe complejo I
Inhibe complejo IV
Inhibe complejo III
CTE – Inhibidores del transporte
Cianuro
Amital
Rotenona
Antimicina A
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Tenoiltrifluoroacetona
Carboxina
Inhibidores del transporte de electrones de FADH2 a CoQ
CTE – Inhibidores del transporte
Inhibidor del complejo III.
 Usado como antifúngico
Stigmatelina
CTE – Inhibidores del transporte
Los transportadores que quedan a la izquierda del bloqueo, permanecen reducidos.
Los que quedan a la derecha del bloqueo, permanecen oxidados.
Los agentes desacoplantes no interrumpen el flujo de electrones de los procesos redox, pero disipan la energía sin producir fosforilación de ADP
CTE – Diferencias de potencial e inhibidores del transporte
Rotenona o amital
Antimicina A
Fumarato
Succinato
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Complejo IV
Complejo III
Complejo 
Complejo I
Succinato 
Fumarato 
Citocromo c
Rotenona o amital
Antimicina A
Cianuro, monóxido de carbono, azida sódica
CTE – Diferencias de potencial e inhibidores del transporte
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La reducción de oxígeno en la cadena respiratoria (cadena transportadora de electrones) es un proceso exergónico.
Este se acopla al proceso endergónico de fosforilación de ADP.
ADP + Pi  ATP + H2O	ΔG⁰’ = + 31 kJ/mol
Modelos de acoplamiento
Químico. Edward Slater, 1953
Quimio-osmótico. Peter Mitchel, 1961
Conformacional. Paul Boyer, 1964
CTE y fosforilación - Acoplamiento
Postulados de la hipótesis quimio-osmótica
La membrana mitocondrial interna permanece íntegra.
Esa membrana es impermeable a H+, OH-, K+ y Cl-
El transporte de electrones hace expulsar H+, generando un gradiente electroquímico: básico y con carga (-) en la matriz; ácido y con carga (+) en el espacio intermembrana.
Este gradiente impulsa la fosforilación; a mayor concentración de H+ fuera, mayor síntesis de ATP.
Sustancias que aumentan la permeabilidad de esa membrana para H+, disipan el gradiente electroquímico.
CTE y fosforilación - Acoplamiento
Modelo quimio – osmótico (P. Mitchel, 1961)
Potencial protón-motriz
ΔG⁰’ = 2,3 RT ΔpH + Z F ΔΨ
 
 Z: carga del protón
 F : constante de Faraday 
 ΔΨ: potencial de membrana
En los hepatocitos
ΔpH= 0,75 (mayor en la matriz)
 ΔΨ= 0,168 V (negativo en la matriz)
ΔG⁰’ = - 21,5 kJ/mol
CTE y fosforilación - Modelo quimio – osmótico
Potencial protón-motriz
CTE y fosforilación - Modelo quimio – osmótico
Potencial protón-motriz
Mitocondrias en respiración
 Matriz: básica y con carga negativa
 Intermembrana:ácido y con carga positiva
Alta [H+]
Baja [H+]
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Es el complejo responsable de la fosforilación
Está compuesto por:
 F1 (Factor acoplador 1, 380 kDa)
Tiene estructura α3 β3 γ δ ε
La actividad catalítica se limita a α3β3 
 
Fo (Sensible a oligomicina)
Tiene estructura a b2 c 12 
Actúa como canal de protones
Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
Porción Fo o canal de H+: (espacio intermembrana)
Formado por 12 unidades C.
Constituyen el “rotor”
Rotor gira cada vez que regresan los H+.y el movimiento se traduce al “tallo”.
Es bloqueada por oligomicina.
Tallo: Proteínas γ y ε
Porción F1: ATPasa (matriz) 
Formado por unidades α y β (3 de c/u) alternadas.
Es el sitio de síntesis de ATP (Unidades β)
Es una ATPasa pero al estar unida a la porción Fo actúa como sintasa.
Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
Los H+ ingresan por a, hacen girar c 12 
Este movimiento gira el tallo γ ε
El giro promueve cambios conformacionales en α3 β3 
Los cambios se traducen en síntesis de ATP.
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Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
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Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
Cada sitio catalítico de α3β3 adquiere una de 3 conformaciones:
L (laxa). β se une a ADPy Pi 
T (fuerte). Une fuertemente ATP, permitiendo la síntesis del fosfoanhidrido
O (abierta). De baja afinidad por ATP, lo libera
Rotación de 360º genera 3 ATP, por traslocación de 12 H+
4 H+  1 ATP (3 H+ para el giro, 1 H+ para introducir Pi
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Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
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Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
Energía
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Complejo V – ATP sintasa
F1Fo-ATPsintasa 
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La CTE y la fosforilación mediada por F1Fo-ATPsintasa se encuentran permanentemente acopladas, salvo en situaciones especiales.
 
La fosforilación oxidativa tiene dos grandes requerimientos:
La existencia de un gradiente de protones
La presencia de ADP y Pi en la matriz mitocondrial
Fosforilación Oxidativa - Regulación
El gradiente de protones se genera cuando los equivalentes de reducción pasan de los transportadores hasta el aceptor final (O2) a través de la CTE
 Los equivalentes de reducción se generan en las oxidaciones (deshidrogenaciones) de sustratos carbonados.
Las oxidaciones son estimuladas por baja carga energética.
Fosforilación Oxidativa - Regulación
Fosforilación Oxidativa - Regulación
La adición de ADP a preparaciones mitocondriales que disponen de oxígeno y sustrato oxidable (Glu), acelera el consumo de oxígeno.
ADP estimula el flujo en la CTE
El ingreso de ADP a la matriz es esencial para que haya síntesis de ATP
Se logra por acción de una translocasa de nucleótidos que intercambia ADP por ATP
Fosforilación Oxidativa - Regulación
La translocasa se inhibe por atractilósido
F1 de ATP sintasa sin el flujo de protones actúa como una ATPasa
Fosforilación Oxidativa - Regulación
Proteína IF1:
Proteína pequeña que regula ATP sintasa
pH alto IF inactiva ATP sintasa activa
pH bajo IF activa ATP sintasa inactiva
		 (dimérica)
CTE y fosforilación - Modelo quimio – osmótico
Potencial protón-motriz - Desacople
H+
Alta [H+]
Baja [H+]
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El transporte de electrones y la fosforilación pueden desacoplarse:
Fisiológicamente  Tejido graso pardo
Farmacológicamente  Agentes desacoplantes
En ambos casos se permite el ingreso de protones a la matriz, sin pasar por ATP-sintasa.
La energía se disipa como calor sin hacer trabajo (fosforilación)
Fosforilación Oxidativa y CTE - Desacoplamiento
Se observa en el tejido graso marrón o grasa parda.
Este tejido contiene adipocitos con mitocondrias que expresan proteínas de tipo UCP o termogenina.
Las proteínas UCP operan como canales de protones, útiles para producir calor en los recién nacidos (termogénesis sin temblor) y en los animales que hibernan.
El fenómeno se activa por noradrenalina en respuesta al frío, activando la lipólisis y la oxidación de ácidos grasos, sin producción normal de ATP
Fosforilación Oxidativa y CTE 
Desacoplamiento fisiológico
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Se observa por exposición a sustancias denominadas agentes desacoplantes.
Son compuestos liposolubles que se protonan o desprotonan según el pH, transfiriendo protones a través de la membrana mitocondrial, sin pasar por ATP-sintasa.
Hay elevado consumo de sustratos y O2, sin fosforilación, porque el ADP se mantiene elevado.
La termogénesis es notable en presencia de estos agentes
Fosforilación Oxidativa y CTE 
Desacoplamiento farmacológico
Fosforilación Oxidativa y CTE 
Desacoplamiento farmacológico
Citosol
pH bajo
2,4-DNP se protona
Matriz
pH alto
2,4-DNP se desprotona
Difusión
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El NADH producido en el citosol como parte de la glicólisis se regenera:
Anaeróbicamente, por reducción de piruvato a lactato
Aeróbicamente por traslado a la matriz mitocondrial mediante lanzaderas de NADH
	- Lanzadera de glicerol fosfato
	- Lanzadera de malato-aspartato
Las lanzaderas son conjuntos de enzimas y proteínas transportadoras que facilitan el traslado de equivalentes de reducción sin que NADH difunda. 
Equivalentes de reducción de origen citosólico
Compuesta por:
Dos isoenzimas:
Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa citosólica.
 Reduce DHAP a G3P, reoxidando el NADH a NAD+.
Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa mitocondrial:
Está en la cara externa de la MMI, oxida G3P a DHAP y reduce FAD a FADH2.
No conserva el rendimiento energético de NADH.
Los equivalentes de reducción ingresan a la CTE a través del complejo II, que no bombea protones.
Lanzadera de glicerol-fosfato
Lanzadera de glicerol-fosfato
Matriz
Citosol
Membrana interna mitocondrial
CTE
Glicerol3-P
Dihidroxi-acetona-P
Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa
Flavoproteína deshidrogenasa
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Compuesta por:
Cuatro enzimas:
Dos isoformas de malato deshidrogenasa (MDH)
 Citosólica: Oxida NADH a NAD+ , reduciendo OA Malato
 Mitocondrial: Oxida malato con NAD+ , y regenera NADH
Dos isoformas de aspartato aminotransferasa (AST)
Mitocondrial: OA + Glu Asp + α- KG.
Dos transportadores:
Un transportador de aminoácidos: Intercambia Asp Glu
Un transportador hidroxiácido-cetoácido: 
	 Intercambia Malato α-cetoglutarato
Citosólica: Asp + α- KG OA + Glu
Lanzadera de malato-aspartato
H+
Lanzadera de malato-aspartato
Muy activa en mitocondrias de corazón y riñones.
Evita la acidificación del citosol y aumenta el rendimiento energético de la oxidación d e glucosa
P/O max NADH: 3; FADH2: 2
 P/O aprox. NADH: 2,5; FADH2: 1,5
Rendimiento energético de la oxidación de glucosa
	Reacción	Equiv de reducción	ATP
Fosforilación a Nivel Sustrato	ATP
Fosforilación oxidativa	H+ bombeados
	Hexoquinasa		- 1		
	Fosfofructoquinasa - 1		- 1		
	G3PDH	2 NADH		+ 6	
	Fosfoglicerato quinasa		+ 2		
	Piruvato quinasa		+ 2		
	Total Glicólisis	2 NADH	+ 2	+ 6	20 H+
	Total Piruvato DH	2 NADH		+ 6	20 H+
	Isocitrato DH	2 NADH		+ 6	20 H+
	α ceto glutarato DH	2 NADH		+ 6	20 H+
	Succinato tioquinasa		+ 2 (GTP)		
	Succinato DH	2 FADH2		+ 4	12 H+
	Malato DH	2 NADH		+ 6	20 H+
	Total C. Krebs	6 NADH
2 FADH2	+ 2	+ 22	72 H+
	TOTALES GLOBALES		 + 38 ATP		112 H+
Máximo teórico
112 H+ bombeados al espacio intermembrana:
4 H+ ingresan a la matriz:
2 con Glu (Lanzadera malato-aspartato)
2 con Pi (para síntesis de GTP en C. Krebs)
108 H+ bombeados al espacio intermembrana
Rendimiento energético de la oxidación de glucosa
Balance de protones
PROTONES TRANSLOCADOS
Oxidación de 10 NADH + 2 succinato: 112 H+
Pérdida por transporte de NADH citosólico -2 H + 
Pérdida por transporte de fosfato para GTP -2 H + 
NETO: 108 H + 
PROTONES RETORNADOS
10 H+ conducen a formar 3 ATP en 3 vueltas
3 H + para transportar 3 Pi (para 3 ATP)
NETO: 13 H + para 3 ATP
108 H+ (108x3)/13 = 25 ATP
2 GTP en CAT= 2 ATP
2 ATP en glicólisis= 2 ATP
BALANCE FINAL
29 ATP/molde glucosa
Máximo por relación P/O
38 moléculas de ATP por molécula de C6H12O6.
Rendimiento por C: 38 ATP/ 6 C = 6,1 ATP/C
Rendimiento energético de la oxidación de glucosa
Probable por relación P/O
32 moléculas de ATP por molécula de C6H12O6.
Rendimiento por C: 32 ATP/ 6 C = 5,3 ATP/C
Probable por balance de protones
29 moléculas de ATP por molécula de C6H12O6.
Rendimiento por C: 29 ATP/ 6 C = 4,8 ATP/C
Mapa conceptual
Fin de la presentación 6.2 
Cadena mitocondrial de transporte de electrones
Fosforilación oxidativa
Rendimiento de la oxidación de glucosa
Unidad 6. Metabolismo oxidativo