1. TRANSPORTE DE
ELECTRONES Y
FOSFORILACION
OXIDATIVA
CAPITULO 20
INTRODUCCION
 Metabolismo aeróbico es una forma
eficiente de extraer energía de los
nutrientes.
 Este proceso incluye la conversión de
piruvato a acetil CoA, el ciclo de ácido
cítrico y fosforilación oxidativa.
 Ocurre: en la mitocondria
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2. 20.1 TRANSPORTE DE ELECTRONES
 Serie de reacciones de oxidación-reducción a
través de las cuales los electrones derivados
de la oxidación de nutrientes son
transportados a oxígeno.
 Ocurre en la membrana interna de la
mitocondria.
 Moléculas que transfieren los electrones:
NADH y FADH2 (coenzimas reducidas las
cuales son oxidadas).
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3. 20.2 Potenciales de reducción
 Reacciones de oxidación-reducción
• Oxidación: pierde electrones, el compuesto
se oxida y es un agente reductor.
• Reducción: gana electrones, el compuesto se
reduce y es un agente oxidante.
 Potenciales redox se basan en la
tendencia de ganar electrones.
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4. Potenciales de oxidación-
reducción
 Potencial de reducción actual: E’
• Mayor el potencial mayor capacidad para
aceptar electrones. Por lo tanto se reduce.
 La dirección de una reacción redox la
determina la concentración intracelular
de reactivos y productos.
Secuencia de los componentes
de transporte de electrones
 POTENCIALES DE REDUCCION DE
LOS “CARRIERS”.
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5. Formas de transferir
electrones
 Transferencia directa:
• Reducción de Fe3+ a Fe2+
 Transferencia como átomo de
hidrógeno:
• H+ + e-
 Transferencia como hidruro:
• :H-
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6. Portadores de electrones
 NADH
• Nucleótido de adenina y nicotinamida
enlazado a dehidrogenasa.
• Remueve dos átomos de hidrógeno de sus
sustratos.
• Sustrato reducido + NAD+  sustrato oxidado
+ NADH + H+
• NADH lleva los electrones de las reacciones
catabólicas hasta la cadena respiratoria.
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7. Portadores de electrones
 Flavoproteínas
• Contienen un nucleótido de flavina enlazado
covalentemente (FAD o FMN)
• Forma oxidada acepta uno o dos electrones
(FADH2 o FMNH2)
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8. Portadores de electrones
 Ubiquinona o Coenzima Q
• Está enlazado a la membrana.
• Es liposoluble.
• Puede aceptar un electrón para formar un
radical de semiquinona o dos electrones para
dar ubiquinol.
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9. Portadores de electrones
 Citocromos
• Grupo heme que contiene hierro.
• Tipos: a, b y c.
• Hierro estado reducido (Fe2+) y hierro en
estado oxidado (Fe3+).
• Citocromo a y b son proteínas integrales.
• Citocromo c está asociado por interacciones
electrostáticas a la superficie externa de la
membrana interna.
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10. Portadores de electrones
 Proteínas que contienen hierro y azufre:
• El hierro está asociado a iones de azufre o a
azufre en residuos de cisteína.
• Fe-S: el hierro está coordinado a cuatro
grupos de cisteína (Cys-SH).
• Pueden haber dos o cuatro átomos de hierro
asociados.
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11. 20.3 Complejos de transporte de
electrones
Complejo I: NADH-CoQ
oxidoreductasa
 Transfiere electrones de NADH a coenzima
Q.
 Contiene proteínas con agregados de
hierro-azufre y una flavoproteína que oxida
NADH.
 Contiene alrededor de 20 subunidades.
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12. Complejo II: Succinato-CoQ
oxidoreductasa
 Transfiere electrones de succinato, el cual
es oxidado para producir fumarato, a FADH2.
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13. Complejo III: oxidoreductasa de
citocromo (CoQH2-citocromo c
oxidoreductasa)
 Cataliza la oxidación de la coenzima
reducida.
 Proceso múltiple.
 Citocromo c se encuentra asociado a la
superficie de la membrana interna.
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14. Complejo IV: oxidasa de
citocromo c
 Cataliza la transferencia de electrones de
citocromo c a oxígeno.
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15. Resumen
 EL SISTEMA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES CONSISTE DE
CUATRO COMPLEJOS
MULTIENZIMATICOS ENLAZADOS A
LA MEMBRANA Y DOS PORTADORES
(“CARRIERS”)
• Las reacciones que ocurren en tres de los
complejos producen suficiente energía para
que ocurra la fosforilación de ADP a ATP.
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16. 16

17. 20.4 FOSFORILACION OXIDATIVA Y
TRANSPORTE DE ELECTRONES
 Parte de la energía liberada en las
reacciones de oxidación durante el
transporte de electrones se usa para la
fosforilación de ADP.
 Se genera un gradiente de protones.
 Ocurre la síntesis de ATP acoplada a
transporte de electrones.
SINTASA DE ATP
 Une oxidación y fosforilación.
 Proteína oligomérica.
 Subunidad Fo: cruza la membrana, tiene
cuatro cadenas polipéptidicas. Canal que
conduce los protones.
 Subunidad F1: da hacia la matriz y consta de
cinco cadenas polipéptidicas. Lleva a cabo la
síntesis de ATP.
 1997 Boyer (UCLA) y Walker (Cambridge)
17

18. DESACOPLADORES
 Inhiben fosforilación de ADP.
 Oxígeno se reduce para dar agua pero
ATP no se produce. Si se remueven
ocurre síntesis.
 Ejemplos: 2,4-dinitrofenol, valinomicina y
gramicidina.
18

19. 19

20. RAZON DE P/O
 Bajo condiciones optimas se añaden
tres moléculas de fosfato, por lo tanto
tres ATP son sintetizados por cada
átomo de oxígeno.
• A partir de NADH = 2.5
• A partir de FADH2 = 1.5
• A partir de oxidasa de citocromo = 1
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21. 20.5 MECANISMO DE
ACOPLAMIENTO
 Diferencia en concentración de protones entre
el espacio intermembranal y la matriz de la
mitocondria.
 Se debe a que las proteínas que forman el
transporte de electrones no son simétricas.
 Los complejos atrapan protones de la matriz
para usarlos en las reacciones redox.
MECANISMO DE
ACOPLAMIENTO
 Estos “carriers” liberan protones al espacio
intermembranal cuando son reoxidados. Lo
que genera el gradiente de protones,
 Por lo tanto hay exceso de protones en el
espacio intermembranal. (pH bajo)
 El gradiente de protones genera la producción
de ATP cuando estos regresan a la matriz.
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22. MECANISMO DE
ACOPLAMIENTO
 Peter Mitchell 1961 respaldo el
mecanismo de acoplamiento
quimosmótico. Ocurre:
• Sistema con compartimientos definidos.
• Vesículas cerradas que llevan acabo el
proceso.
• Modelo desarrollado sin transporte de
electrones.
• Confirmada la existencia del gradiente.
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23. 20.6 Presencia de inhibidores
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24. 20.7 Mecanismo de transporte
 Transporte glicerol fosfatado
• Enzima dependiente de FAD.
• Oxidación fosfato de glicerol.
• FAD se reduce para dar FADH2.
• FADH2 pasa los electrones a transporte de
electrones.
• Ocurre en músculo principalmente y células
nerviosas.
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25. Mecanismo de transporte
 Malato-Aspartato
• Malato atraviesa membrana pero OAA no.
• Produce NADH dentro de la mitocondria.
• En el citosol OAA se reduce para dar malato
y NADH se oxida.
• Malato pasa la membrana y se convierte en
OAA. NADH se produce.
• Ocurre en riñón, hígado y corazón.
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26. 20.8 Producción de energía
 ATPs que se producen por la oxidación
de la molécula de glucosa:
• 30 ó 32
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