1. Fosforilación oxidativa y
teoría quimiosmótica
Asignatura: Fisicoquímica
Carreras: Bioquímica, Farmacia,
Licenciatura en Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Dra. Tamara Zaobornyj
2015
3. Las mitocondrias son el sitio donde se lleva
a cabo la fosforilación oxidativa
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4. 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
Respiración celular: cadena respiratoria, de Profe en c@sa [Ver en YouTube]
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La transferencia mitocondrial de electrones
es un proceso exergónico
En la cadena de transporte de e-, pasan 2 e- desde el NADH al O2
NADH + H+ + 1/2 O2 H2O + NAD+
La reacción neta es altamente exergónica
Teniendo en cuenta NAD+/NADH Eo’ = - 0.320 V
O2/H2O Eo’ = + 0.816 V
El cambio de energía libre:
Go’ = -n F Eo’
Go’ = -2 x 96500 x 1.14 V = -220 kJ/mol NADH (cada 2e-)
Eo’ = 1.14 V
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La transferencia mitocondrial de electrones
está acoplada a la síntesis endergónica d ATP
La síntesis de ATP, a partir de ADP y Pi, es un proceso endergónico:
ADP + Pi ATP + H2O Go’ = 30.5 kJ/mol
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Por cada par de e- transferidos al O2, 4 H+ son bombeados por el
Complejo I, 4 H+ por el Complejo III y 2 H+ por el complejo IV;
desde la matriz (Lado N), hacia el espacio intermembranas (Lado P)
NADH + 11 H+
(N) + 1/2 O2 H2O + NAD+ + 10 H+
(P)
Translocación de H+ asociada al
flujo mitocondrial de electrones
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Teoría quimiosmótica
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 proto-motriz)
es crucial para los procesos de transducción de energía
y síntesis de ATP
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Teoría quimiosmótica
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 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+ (Fo) asociado a la
ATP sintasa (Complejo V)
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Teoría quimiosmótica
Acopla el flujo de electrones a través de la
cadena respiratoria y la síntesis de ATP
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Síntesis de ATP por ATP sintasa
The Nobel Prize in Chemistry 1997
"for their elucidation of the enzymatic
mechanism underlying the synthesis of
adenosine triphosphate (ATP)"
John Walker Paul Boyer
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Síntesis de ATP por ATP sintasa
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Resumiendo
La fosforilación oxidativa ocurre en la mitocondria
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.
La transferencia mitocondrial de e- es un proceso exergónico,
que libera energía suficiente para la síntesis de ATP
El transporte de e- está asociado al transporte de H+ desde la
matriz hacia el EIM (fuerza proto-motriz)
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
15. Bibliografía
• Lehninger y Cox. (2002-3a edición) Oxidative phosphorilation
and Photophosphorilation. En “Principles of Biochemistry”. Pp
659
• Lehninger, Nelson y Cox. (2013-6a edición) Fosforilación
oxidativa y Fotofosforilación. En “Principios en Bioquímica”. Pp
542
• López Nieto. Respiración celular: cadena respiratoria. [YouTube].
• http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates
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