Fosforilacion_oxidativa

Fosforilación oxidativa
Proceso por el cual los electrones se
transfieren desde el NADH y FADH2 al O2 a
través de tres complejos proteicos de la
membrana mitocondrial interna

Estructura de las mitocondrias

Las
membranas
externas y sus
respectivas
caras son
diferentes

NADH

Esquema del
transporte de ē
a través de los tres
complejos

NADH-Q
oxidorreductasa

.

Q

Q-citocromo coxidorreductasa

Cit c

Citocromo c
oxidasa

O2

Succinato DHQ reductasa

La teoría quimiosmótica
• Fue desarrollada por Peter Mitchell (19201992)
• Le valió el Nobel de 1978
• En los comienzos de la década del 60 se
conocía el papel del ATP como moneda de
energía, pero se suponía que su síntesis era
por fosforilación a nivel de sustrato. En
consecuencia, se buscaba un hipotético
intermediario de alta energíacapaz de
fosforilar al ADP.
• La teoría postula que la energía para la
síntesis de ATP proviene de la formación de un
gradiente químico por el cual los H+ son
bombeados fuera de la mitocondria.

MM Ext

Fumarato
Succinato

MM Int

Componentes del sistema de transporte de ē
Oxidante o reductor
Complejo
NADH-Q
oxidoreductasa

Masa
(kd)

SU

Gr.
prostético

Lado de la
matriz

En la
membrana

880

≥34

FMN

NADH

Q

127

4

FAD

Succinato

Q

250

10

Hemo bH

200

10

Hemo a

Lado
citosólico

Fe-S
Succinato-Q
reductasa
Fe-S
Q-citochromo c
oxidoreductasa

Q

Citocromo c

Hemo bL
Hemo c1
Fe-S
Citocromo c
oxidasa
Hemo a3
CuA y CuB

Citocromo c

Estructura y estados de reducción de quinonas

Estructura y estados de reducción de flavinas

Centros hierro-azufre: Fe no hemínico + S ác. lábil(A) 1 Fe unido a 4 Cisteínas
(B) Centro 2Fe-2S con puentes sulfuro de Cis
(C) Centro 4Fe-4S

El grupo hemo: integrante de los citocromos

Hemo c

Citocromo c

Hemo b

Hemo a

El espectro de absorción de los citocromos permite su
identificación y da información sobre su estado
444

420
Red

605

Ox
BioqUímica - FCByF

La estructura de los citocromos está conservada
en especies diferentes

AtúnRhodospirillum rubrum

Paracoccus denitrificans

La secuencia de los
citocromos se usa en
estudios filogenéticos

Determinación de la secuencia de los
transportadores de electrones
ΔE0´
NAD + + H+ + 2 ē Æ NADH

-0.320

NADHDH(FMN) + 2 H+ + 2 ē Æ
NADDH(FMNH2)

-0.300

UQ + 2 H+ + 2 ē Æ UQH2

0.045

Cit b (Fe3+) + ē Æ Cit b (Fe2+)

0.077

Cit c1 (Fe3+) + ē Æ Cit c1 (Fe2+)

0.220

Cit c (Fe3+) +ē Æ Cit c (Fe2+)

0.254

Cit a (Fe3+) + ē Æ Cit a (Fe2+)

0.290

Cit a3 (Fe3+) + ē Æ Cit a3 (Fe2+)

0.550

½ O2 + 2 H+ + 2 ē Æ H2O

0.816

ΔE0´
NAD + + H+ + 2 ē Æ NADH

-0.320

½ O2 + 2 H+ + 2 ē Æ H2O

0.816

½ O2 + NADH + H+ Æ H2O + NAD+

1.14

ΔG´0 = -n FΔE´0 = -52.6 kcal/mol
ADP + Pi Æ ATP + H2O ΔG´0= 7.3 kcal/mol
Para el bombeo de 1 H+
ΔG = 2.3 RT [pHin – pHex] + Z F Δψ
En hepatocitos elpotencial es aprox. 0.168V,
da un ΔG = 21.5 kJ/mol. Comparado con alred. de 40 a
50 kJ/mol para la sint. de 1 ATP ⇒ al menos 2 H+, las
estimaciones son que casi 3

O2

% Cit
red

Bi

m
Uí
q
o

ic a

yF
B
C
-F

b
c1
c
a + a3

Succ
t

rotenona
NADH Æ UQ Æ Cit b Æ Cit c1 Æ Cit c Æ Cit (a + a3) Æ O2
Antimicina A
NADH Æ UQ Æ Cit b Æ Cit c1 Æ Cit c Æ Cit (a + a3) Æ O2
CNNADH Æ UQ Æ Cit b Æ Cit c1 Æ Cit c ÆCit (a + a3) Æ O2

COMPLEJO I
(NADH-Q

2 H+
Espacio interm.

QH2
Q

Matriz

Bi
oq
Uí
m
ica

-F

CB
y

F

• 880 kDa (43 SU)
• FMN
• 5 FeS
• Aceptor: Q

2x1ē

2x1

ē

oxidoreductasa)

2 H+

NADH + H+
NAD+

.

FMN + 2 H+ + 2 H- Æ FMNH2 - H+ - ē Æ FMNH - H+ - ē Æ FMN
Q + ē Æ Q-. + ē + 2 H+ Æ QH2
4 H+inÆ 4 H+ex

COMPLEJO II (Succinato-Q reductasa)

Espacio interm.

• 127 kDa
• FAD
• 3 FeS (2/2;
4/4y 3/4)
• cit b560
•Aceptor: Q

FeS
FeS

FeS

b560

FADH2
FAD
Matriz

o
Bi

Succinato

ica
m
í
qU

b560

By
C
-F

QH2
Q

F

Fumarato

2 H+

COMPLEJO III (Q-citochromo c oxidoreductasa)

• 500 kDa
(dím. 11 SU)
• 3 cit (b562,
b566, c1)
• 1 FeS

Cit c

4 H+

Espacio interm.

Cit c1
FeS

QH2

Cit b562
yF

B
Cicloa Q
- FC Cit b

c
ími
U
q
Bio

566

• Aceptor: cit c
4 H+inÆ 4 H+ex

4 H+

Matriz...