Fosforilación II

Vista previa del material en texto

La teoría quimiosmótica mitocondrial
(P. Mitchell, 1961)
Peter Mitchell
1920-1992
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 protón-motriz) es crucial para los procesos de transducción de energía y síntesis de ATP 
2
Membrana 
mitocondrial
interna
Matriz
mitocondrial (N)
Espacio
intermembrana (P)
ADP + Pi
ATP
O2
FP
b
c
a
a3
H+
H+
H+
pH = 7.0 
pH = 7.8 
ATPasa
H+
La teoría quimiosmótica mitocondrial
(P. Mitchell, 1961)
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) 
3
Postulados de la teoría quimiosmótica mitocondrial
(P. Mitchell, 1961)
El transporte de e- a través de la cadena respiratoria está asociado al transporte de H+ desde la matriz hacia el espacio intermembranas
La membrana interna es impermeable a los H+
Se conserva la energía de oxidación de los procesos metabólicos en forma de potencial electroquímico, ya que se genera un gradiente electroquímico de H+
4
Postulados de la teoría quimiosmótica mitocondrial
(P. Mitchell, 1961)
La cadena respiratoria está acoplada a la síntesis de ATP
El flujo de H+ a favor de su gradiente electroquímico proporciona la energía libre para la síntesis de ATP. Las concentraciones de H+ en las 2 fases acuosas (EIM y M) separadas por la membrana interna, constituyen la fuerza responsable (fuerza proto-motriz) de la formación de ATP a partir de ADP y de Pi, por acción de la F1-ATPasa de la membrana mitocondrial
5
Cadena respiratoria y Fosforilación oxidativa
6
Tiempo
Desacoplado
Efecto de los inhibidores y un desacoplante
7
8
Fosforilación oxidativa
Síntesis de ATP acoplada al flujo de electrones
Cuando se suspenden mitocondrias en una solución amortiguadora, que contiene un sustrato oxidable, ADP y Pi, ocurren 3 procesos:							(1) se oxida el sustrato					(2) se consume O2 (hay respiración)				(3) se sintetiza ATP
Si el dador de e- es el NADH, las mitocondrias sintetizan 3 ATP por cada par de e- pasados al O2
Si el dador es succinato, se sintetizan 2 ATP
El consumo de O2 y la síntesis de ATP son dependientes de la presencia de un sustrato oxidable y de ADP y Pi
9
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
10
ATP sintasa o Complejo V
11
 Conformación tridimensional de las proteínas que la conforman
12
Gran complejo enzimático, que cataliza la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi, acompañado del flujo de H+ desde el lado P al N
Está formado por dos componentes:					F1, una proteína periférica de membrana (33)		F0, una proteína integral (poro de H+) (ab2c10-12)
Sub. c (de F0) forman 2 círculos concéntricos
La subunidad  pasa a través del centro esférico 33 
Sub.  y  (de F1) se unen firmemente al anillo de sub. c. 
13
Las translocación de H+ a través del poro F0 provoca que el cilindro de sub. c y la subunidad  adjunta, roten alrededor del eje de g (perpendicular al plano de la membrana)
ATP sintasa o Complejo V
-ADP 
-ATP 
-vacío 


Alta afinidad
por ATP
Baja afinidad
por ATP
El pasaje de H+ a través de F0 llevan a cambios conformacionales de la subunidad  de la F1-ATPasa
El proceso endergónico de rotación de la sub.  es impulsado por el proceso exergónico de la translocación de H+ del lado P al N
14
15
Modelo de unión y cambio de la ATP sintasa
16
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
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
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 incluidos en la membrana interna mitocondrial
Los transportadores electrónicos mitocondriales funcionan dentro de complejos proteicos ordenados en serie
La cadena de transporte de e- es un proceso exergónico, que libera energía suficiente para la síntesis de ATP
Existe una translocación de H+ desde la matriz hacia el EIM (fuerza protomotriz)
Síntesis de ATP por ATP sintasa
17
Mecanismo de la transducción de energía en los animales
Los animales (y todos los seres vivos) son máquinas químicas
La energía química (G) de los sustratos (alimentos) que se oxidan genera un gradiente electroquímico de H+ a través de la membrana interna mitocondrial 
El gradiente electroquímico de H+ (G) se utiliza para la producción de ATP (la F1-ATPasa es un rotor molecular)
La energía química del ATP (G) se utiliza para que puedan ocurrir las reacciones endergónicas
18
19