3 oxidaciones biologicas (bioenergetica)-veterinaria

1. TEMA III
OXIDACIONES BIOLOGICAS
(BIOENERGETICA)

2. OXIDACIONES BIOLOGICAS (BIOENERGETICA)
 Las actividades que realizan las células requieren
energía. Ej: Síntesis, transporte de sustancias, etc.
 La energía proviene del sol, (Fotosíntesis),
(Autótrofos).
 Los seres vivos incorporan moléculas complejas,
(Heterótrofos), para producir Energía (ATP) para
realizar trabajo (Químico, Osmótica, Mecánico).

3. OXIDACIONES BIOLOGICAS (BIOENERGETICA)
Los organismos aerobios, que requieren oxigeno del medio
para vivir y aprovechar la energía de los alimentos.
Las oxidaciones a las que son sometidas las moléculas es el
principal mecanismo de liberar energía.
La oxidación de la glucosa es igual en el organismo que
en laboratorio los productos finales. (Exergonica)
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

4. OXIDACIONES BIOLOGICAS (BIOENERGETICA)
La oxidación de la glucosa en la célula no puede realizarse
por elevación térmica.
La oxidación de la glucosa y de otras sustancias se realiza
de manera ordenada.
La oxidación de sustancias proveedoras de energía liberan
gradualmente que permiten su utilización con gran
eficiencia.
En los seres aerobios la oxidación es la fuente de energía.

5. OXIDACION - REDUCCION
Oxidación.- Es la captación de oxigeno Ej:
4 Fe + 3 O2 2 Fe2O3
C + O2 CO2 (Combustión)
Reducción.- Es la perdida o disminución del
contenido
oxigeno de un compuesto.
Fe2O3 + 3 H2 2 Fe + 3 H2O

6. OXIDACION - REDUCCION
Todos los elementos que se oxidan pierden o ceden
electrones.
Los que reducen ganan electrones.
Ej: 2 Fe + 3 Cl2 2 Fe Cl3
La Oxidación y Reducción siempre van acopladas, una
oxida y otra reduce.

7. OXIDACION - REDUCCION
Los electrones cedidos por un elemento no puede quedar
libre debe ser captado por otro.
Redox. Elemento que se oxida es agente reductor. El que
reduce es el agente oxidante.

8. OXIDACIONES BIOLOGICAS
Gran parte de sustrato que se oxidan en el organismo
sufren deshidrogenación.
El hidrogeno sustraído se une al oxigeno molecular y
forma agua.
Ej: ½ O2 + 2 H + 2 e H2O

9. OXIDACIONES BIOLOGICAS
La reacción de deshidrogenación son catalizadas por
deshidrogenasa, el H es captado por la coenzima que
puede ser (NAD, NADP o FAD)
Cuando la reacción es fuerte o brusca hay liberación de
energía la célula no puede aprovecharla y se pierde por
medio de calor.
En los procesos biológicos, los H que se quitan al sustrato
no son directamente oxidados por el O. si no es transferida
a distintas sustancias de potencial de reducción creciente.

10. OXIDACIONES BIOLOGICAS
Existe un proceso gradual en la que los H son utilizados en
etapas donde la energía es liberada en forma fraccionada y
la célula puede captarla.
En este proceso también hay liberación de H2O, pero la
energía ha sido fraccionada para poder ser utilizada para la
producción de trabajo.

11. CADENA RESPIRATORIA
Cadena respiratoria también llamada cadena de transporte
electrónico.
Los sustratos que son degradados proporcionan H que son
captados por coenzimas y cedidos a aceptores dispuestos
ordenadamente según el potencial de reducción asociadas
a enzimas que catalizan la transferencia de H, al conjunto
se llama cadena respiratoria.
(H) y (e) frecuentemente son denominados (equivalente
de reducción)

12. CADENA RESPIRATORIA
La cadena tiene una serie de etapas.
- Se transfiere 2 (H) y 2(e) cedidos por el sustrato.
- Los protones quedan en el medio y los (e) pasan de un
aceptor a otro.
- El O capta (e) y forma O2 altamente reactivo y se une
al Protón (H) del medio y forma H2O como producto
final.
Los (H) no pasan directamente de un sustrato dado al (O)
o a cualquier otro aceptor si no existen enzimas que
catalizan esas transferencias.

13. MITOCONDRIAS
Son organelas en las cuales tiene lugar la transferencia
ordenada de electrones y la captación de la energía que el
flujo de electrones produce.
Tamaño, forma y número varia de un tejido a otro.
La estructura básica es la misma para todos.
Posee una membrana externa que tiene contacto con el
citoplasma.

14. MITOCONDRIAS
Posee una membrana interna que delimita la matriz
mitocondrial, es permeable muy selectiva, solo es
atravesada libremente por el H2O, O2, CO2, NH3.
Presenta invaginaciones llamadas crestas, mas son en
células de alta actividad respiratoria.
En la cara interna existe partículas submitocondriales.

15. MITOCONDRIAS
Existe varias enzimas en el espacio ínter membranas.
En la membrana interna existen doble capa lipidica,
proteínas.
En ella se encuentran los componentes de la cadena
respiratoria.
Las estructuras y enzimas responsables de la captación de
energía y síntesis de ATP y distintos sistemas de
transporte de sustancias a través de la membrana.

16. COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA
Todos los integrantes de la cadena de transporte de
electrones se encuentran en la membrana interna de la
mitocondria, es un sistema multienzimatico ordenado.
A la matriz mitocondrial llegan sustratos oxidables
(Piruvato, cetoglutarato, etc.), son deshidrogenados cuya
coenzima es un nucleótido de nicotinamida.
En las células existen el NAD, NADP ambos actúan como
aceptores de (H) y electrones.
AH2 + NAD A + NADH + H

17. COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA
El (NADH) que se forma en el citoplasma no puede ceder
(H) a la cadena para eso necesita aceptores intermediarios
que puedan atravesar la membrana interna.
El (NAD) reducido en la matriz mitocondrial cede (H) a la
cadena respiratoria para producir energía.
El (NADP) reducido transfiere (H) a ser utilizados en la
síntesis de Ac. Grasos y Esteroides.
También puede transferir (H) al (NAD) reacción
catalizada por una transhidrogenasa.

18. FLAVOPROTEINAS
Son grupos prostéticos firmemente unidos a otros
elementos.
(FMN) Flavina Mononucleotido – derivado de un penta
alcohol (ribitol) y resto de ortofosfato.
(FAD) Flavina Adenina Dinucleotido
El (FMN)(FAD) son componentes de la riboflavina Vit.B

19. CITOCROMOS
Son hemoproteínas con capacidad de aceptar electrones.
El átomo de (Fe) del hemo capta reversiblemente un
electrón, pasando del estado oxidado (Fe3) al reducido
(Fe2).
Hay varios tipos de citocromos (A,B,C).
EL más conocido es el C esta compuesto por 104
aminoácidos y un grupo prostético hemo.
Citocromo oxidasa atraviesa el espesor de la membrana, es
el único que transporta electrones directamente para
reaccionar con el oxigeno.

20. CITOCROMOS
Existen inhibidores que inhiben el transporte de
electrones en los citocromos B y C.
Ej: Los cianuros , monóxido de carbono, inhiben
específicamente a la citocromo-oxidasa y bloquean la
etapa final de activación del oxigeno.
Estos inhibidores no solo han ayudado a establecer la
secuencia de la cadena respiratoria.
También han permitido conocer mejor el mecanismo de
acción de algunos fármacos y de ciertos venenos.

21. FORMACION DE PRODUCTOS DE REDUCCION
PARCIAL DEL OXIGENO
La etapa final de la cadena respiratoria es la reducción de
una molécula de oxigeno por la cesión de cuatro
electrones (O2)2.
Si la reacción no es completa se forman productos tóxicos
que afectan a las moléculas constituyente de la célula.
Esos productos son: Peróxidos (H2O2), Súper óxidos (O2),
Hidroxilo (HO ), Radicales libres
H2O2 + O2 O2 + HO + HO

22. FORMACION DE PRODUCTOS DE REDUCCION
PARCIAL DEL OXIGENO
Los radicales (HO) son mas reactivos y tóxicos y los
efectos nocivos sobre diferentes componentes de la célula,
como ADN, Proteínas, Enzimas, Lípidos son:
a) Producen ruptura de ADN y modifica químicamente
las bases nitrogenadas.
b) Oxidan grupos sulfhídrilo –s-s- de proteínas alterando
sus moléculas.
c) Atacan Ac. Grasos insaturados de lípidos componentes
de membranas (formando peróxidos)

23. FOSFORILACION OXIDATIVA

24. FOSFORILACION OXIDATIVA
Es la producción de ATP utilizando la energía liberada
durante el transporte de electrones a lo largo de la cadena
respiratoria.
Es una reacción endergonica que puede ocurrir si es
acoplada a procesos que suministren la energía necesaria.
ADP + P¡ ATP + H2O

25. FOSFORILACION OXIDATIVA
En las oxidaciones de sustrato catalizadas por enzimas que
utilizan el (NAD), este transfiere los equivalentes a
reducción al primer componente de la cadena (NADH –
Dehidrogenasa).
Desde allí recorren todos los aceptores intermediarios
hasta producir finalmente agua.

26. MECANISMO DE LA FOSFORILACION OXIDATIVA
La energía producida por la transferencia de electrones es
aplicada a la síntesis de ATP.
El complejo se realiza a nivel de membrana interna y citoplasma
de la mitocondria y membrana externa.
La síntesis de ATP en la mitocondria se realiza en las partículas
submitocondrial.
En el proceso de transporte de electrones, protones (H) por los
citocromos que son los que atraviesan las membranas y
conducen a la superficie interna y allí donarlos al oxigeno.

27. INHIBIDORES DE LA FOSFORILACION OXIDATIVA
Existen agentes que no bloquean si no que disocian el
proceso de fosforilación, se llaman desacoplantes.
A los compuestos que transportan iones a través de la
membrana se les llama Ionoforo como el (DNP)(2,3
dinitrofenol).
Ej: Antibiótico la valinomicina actúa como ionoforo de (K)
suprime el potencial eléctrico a ambos lado de la
membrana y entorpece la fosforilación acoplada al ingreso
de protones.

28. CONTROL RESPIRATORIO
El mas importante factor regulador de la fosforilación
oxidativa es el nivel de ADP en la matriz mitocondrial.
Cuando no hay ADP la respiración se detiene.
En presencia de (O) y con provisión adecuada de sustrato,
la actividad respiratoria de las mitocondrias depende de la
cantidad de (ADP) disponible.

29. CONTROL RESPIRATORIO
Este efecto regulador exige un estrecho acoplamiento
entre el transporte de electrones y la fosforilación y ha
sido denominado Control Respiratorio.
Cuando se desacopla la fosforilación por acción del (DNP)
el control respiratorio desaparece.
En estos caso, como el transporte de electrones continua,
toda la energía liberada se disipa en forma de calor.

30. CONTROL RESPIRATORIO
La provisión de ADP en la mitocondrias esta dado por un
traslocador especifico, existente en la membrana interna, el cual
introduce ADP de exterior y lo intercambia por ATP.
Este es enviado a otros sectores de la célula en los que son
utilizados.
Al no ingresar ADP principal estimulo de la respiración, el
transporte de electrones se detiene.

31. FOSFORILACION A NIVEL DE SUSTRATO
La degradación de sustancias en las células se produce a
través de una serie de transformaciones químicas
sucesivas,(vías metabólicas).
Los productos o compuestos formados en las vías
metabólicas pueden reaccionar directa o indirectamente
con ADP para formar ATP a este tipo de transferencia de
energía se llama fosforilación a nivel de sustrato.
La fosforilación a nivel de sustrato a diferencia de la
oxidativa no requiere la presencia de oxigeno para formar
ATP. Ejemplo: