BIOQUÍMICA I LA MITOCONDRIA Organelo semiautónomo de doble membrana: – Membrana externa: permeable a la mayor parte de metabolitos. – Membrana interna: permeabilidad selectiva, pliegues o crestas. Necesidad de transportadores. presenta Espacio intermembrana: Adenilil cinasa y Creatina cinasa. Matriz: enzimas solubles del CAC y de la B-oxidación. El número de mitocondrias por célula varía, dependiendo del tipo de tejido. Cadena respiratoria CADENA RESPIRATORIA Transporte de equivalentes reductores. Localización: Superficie interna de la membrana mitocondrial interna de todas las células que contienen mitocondrias. Constitución: Por varios elementos, unos a continuación de otros. Se ordenan por el potencial REDOX. Los e- o el H+, fluyen a través de la cadena de forma escalonada, desde los compuestos electronegativos al más electropositivo. más CADENA RESPIRATORIA Componentes Móviles. UBIQUINONA: Coenzima Q (CoQ) Tiene estructura semejante a la vitamina K y E. Recoge equivalentes reductores fijados a los complejos I y II y los pasa a los citocromos. CADENA RESPIRATORIA Componentes Móviles. CITOCROMO c: Pequeña proteína con grupo hemo localizada en la superficie externa de la membrana mitocondrial interna. Conecta el transporte de electrones entre los complejos III y IV. CADENA RESPIRATORIA Componentes Fijos: Oxidación del NAD COMPLEJO I: (NADH –Ubiquinona oxido reductasa). Consta de 30 subunidades polipeptídicas. En una de las subunidades, una proteína contiene una FMN (flavin mononucleotido) como cofactor. Ocurre translocación (bombeo de protones a través de la membrana, desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana). El sitio de unión con el NADH se encuentra en la matriz. El NADH proviene de CAT (ciclo del ácido tricarboxílico) y también de otras enzimas. CADENA RESPIRATORIA Componentes Fijos: Oxidación del succinato COMPLEJO II: (succinato deshidrogenasa). Atraviesa estructuralmente la membrana mitocondrial interna. Sitio activo expuesto hacia la matriz. Presenta 5 subunidades, con centro ferrosulfurado (Fe-S) y hemo, que participan en paso de electrones desde succinato a la Q. No hay translocación de electrones. Malonato es inhibidor competitivo. CADENA RESPIRATORIA Componentes Fijos: Citocromos COMPLEJO III: Formado por citocromo b y citocromo c1. Citocromo b: citocromo b 555 citocromo b 562. Contiene proteína hierro – azufre, de Rieske. Presenta 8 subunidades. Inhibido por la Antimicina A (sustancia antibiótica producida por especies de streptomyces). Hay translocación de protones. CADENA RESPIRATORIA Componentes fijos: Citocromos COMPLEJO IV: (cit. c oxidasa o cit. aa3) Acepta electrones del citocromo c por el exterior de la membrana interna y los transfiere al interior de la membrana. Estos electrones reducen al O2 formándose agua. Contiene 7-9 polipéptidos. Componente activo: dos centros hemo de citocromos a y a3; y dos átomos de cobre. Hay translocación de protones BIOQUÍMICA I FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Explica como la energía generada en la oxidación mitocondrial (oxidación de nutrientes) se convierte en ATP. Relación P/O: Es el número de moléculas de ATP sintetizadas por par de electrones transportados a través de la cadena respiratoria. NADH: 2.5 ATP. FADH: 1.5 ATP. El acoplamiento entre la oxidación y la síntesis del ATP es indirecto. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Estructura del complejo V (ATP sintasa): Presenta 5 proteínas: α,β,γ,δ,ε. F1: se proyecta hacia la matriz, conectando a Fo por el tallo. Consta de 3 dímeros de subunidades αβ y subunidades δ, γ, ε. Fo: incluido en la membrana mitocondrial interna. composición de subunidades es muy variable. Función: síntesis del ATP. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Mecanismo: tres teorías. 1. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO QUÍMICO: Postula que la energía liberada se utiliza directamente para la síntesis de ATP. Fosforilación a nivel del sustrato. Intermediarios activos nunca se encontraron. En desuso. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Mecanismo: tres teorías. 2. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO CONFORMACIONAL: La energía liberada hace que una proteína adquiera determinada conformación termodinámica inestable. Cuando la proteína volviera a su conformación más estable, la liberación de energía se utilizaría para la impulsar la síntesis de ATP. No se encontraron proteínas respiratorias. En desuso. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Mecanismo: tres teorías. 3. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO QUIMIOSMÓTICO: Propuesta en 1961 por el bioquímico británico Peter Mitchell. La energía del transporte eléctrico hace que se bombee protones fuera de la matriz mitocondrial al espacio intermembranal, mediante un sistema de transporte activo. Los protones del exterior tienen una tendencia termodinámica de volver a pasar al interior, para igualar el pH a ambos lados de la membrana. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Mecanismo: tres teorías. 3. TEORÍA DEL ACOPLAMIENTO QUIMIOSMÓTICO: (…) Cuando los protones vuelven a entrar en la matriz, esa energía se gasta y parte de ella se utiliza para impulsar la síntesis de ATP. Interviene el complejo FoF1. La energía que se libera cuando el H+ pasa por el canal se aprovecha para impulsar la síntesis de ATP, catalizada por la porción F1. Hay conversión de la energía de la respiración en energía osmótica. BIOQUÍMICA I FOTOSÍNTESIS GENERALIDADES: Proceso por el cual se forman carbohidratos. Utiliza como sustratos al CO2 y H2O. La luz solar es la fuente de energía. LA FOTOSÍNTESIS PROPORCIONA CARBOHIDRATOS PARA LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA, FIJA EL CO2 Y ES LA PRINCIPAL FUENTE DE O2 ATMOSFÉRICO. FOTOSÍNTESIS GENERALIDADES: Se considera la inversa de la reacción de oxidación de los carbohidratos. RESPIRACIÓN: FOTOSÍNTESIS: FOTOSÍNTESIS CICLO DEL CARBONO: FOTOSÍNTESIS ORGANISMOS: Principalmente: Plantas. Algas. Bacterias: • Cianobacterias. • Bacterias sulfúricas verdes. • Bacterias sulfúricas púrpuras FOTOSÍNTESIS DIVISIÓN: REACCIONES LUMINOSAS. REACCIONES OSCURAS. HOY ANALIZAREMOS … LAS REACCIONES LUMINOSAS ES DECIR… CADENA DE TRANSPORTE FOTOELÉCTRICA Y FOTOFOSFORILACIÓN FOTOSÍNTESIS CLOROPLASTO: Organelo donde se desarrolla la fotosíntesis. Presente en plantas superiores y algas. En plantas se encuentran en células mesófilas. Cada célula puede tener entre 20 a 50 cloroplastos. Diámetro: 4 – 6 µm. TILOCAOIDE ESTROMA : absorción de luz y reacciones luminosas. : reacciones oscuras. REACCIONES LUMINOSAS ENERGÍA DE LA LUZ: Un haz de luz es una corriente de partículas luminosas = fotones. Cada fotón tiene una unidad de energía = cuanto. REACCIONES LUMINOSAS PIGMENTOS DE ABSORCIÓN DE LUZ: Para capturar la energía luminosa, los organismos fotosintéticos utilizan pigmentos. Los pigmentos absorben de manera eficiente la luz entre VIS e IR próxima. Estos pigmentos se llaman CROMÓFOROS. Un cromóforo absorbe luz de una longitud específica. Los pigmentos más abundantes en las plantas son: CLOROFILA a. CLOROFILA b. También hay pigmentos accesorios: β-caroteno. Ficocianina. Ficoeritrina. REACCIONES LUMINOSAS PIGMENTOS DE ABSORCIÓN DE LUZ: CLOROFILA (a y b): Presente en plantas superiores y algas. Análoga a la hemoglobina (en vez de Fe++, hay Mg++). Absorben la luz del azul oscuro y del rojo (refleja el verde). Se encuentra en la membrana de los tilacoides. REACCIONES LUMINOSAS PIGMENTOS DE ABSORCIÓN DE LUZ: β-caroteno y Ficocianina: FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS FOTOSISTEMAS: Unidad estructural dedicada a absorber fotones de luz y recuperar parte de su energía en forma química. Se encuentran en la membrana del tilacoide. Conformación: ANTENA: clorofila + pigmentos accesorios. CENTRO DE REACCIÓN: 2 moléculas de clorofila. FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DE RESONANCIA EN UN COMPLEJO DE CAPTACIÓN DE LUZ FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS FOTOSISTEMAS: Hay dos fotosistemas: FOTOSISTEMA I FOTOSISTEMA II (PSI) (PSII) FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS FOTOSISTEMA II (PSII): fragmentación de agua. Cada PS se considera como una cadena de transporte electrónico. El fotón es conducido a una clorofila centro de reacción denominado P680. El P680 se excita, esto hace que transfiera 1e- a la PLASTOQUINONA. FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS FOTOSISTEMA II (PSII): fragmentación de agua. Luego interacciona con el cit bf (citocromos + proteína Fe-S). FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS FOTOSISTEMA I (PSI): producción de NADPH. Contiene una clorofila centro de reacción denominada P700. Cuando se excita este sistema, se libera un e-. Luego se libera NADPH al estroma. FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS FOTOQUÍMICA DE LAS PLANTAS REACCIÓN GLOBAL DE LA FASE LUMINOSA: