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Chapter 18 QUIMICA BIOLOGICA II M etabolismo Bioenergética 2013 Dra. Ma. Victoria Aguirre Prof. Titular Qca Biológica II FaCENA UNNE.

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1 Chapter 18 QUIMICA BIOLOGICA II M etabolismo Bioenergética 2013 Dra. Ma. Victoria Aguirre Prof. Titular Qca Biológica II FaCENA UNNE

2 Outline Objetivos * Distinguir las etapas y características del metabolismo * Destacar la importancia de las reacciones redox en bioenergética Conocer las propiedades del ATP Describir las etapas y el funcionamiento de la cadena respiratoria

3 Why are both Photosynthesis and Cell Respiration important to Ecosystems? Light is the ultimate source of energy for all ecosystems Chemicals cycle and Energy flows Photosynthesis and cellular respiration are opposite reactions

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7 Metabolism El metabolismo comprende: CATABOLISMO ANABOLISMO ANFIBOLISMO

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9 Organization in Pathways VIAS pasos secuenciales de reacciones químicas Las enzimas pueden estar: Aisladas Formando un complejo multienzimático Integradas a membranas

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16 Reacciones redox en el Metabolismo NAD + recolecta electrones liberados en el catabolismo Catabolismo es oxidativo – los substratos pierden equivalentes reductores, usualmente H+ Anabolismo es reductivo - NADPH provee el poder reductor (electrones) para las reacciones

17 La respiración celular es un conjunto de reacciones REDOX C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Oxidación es la pérdida de electrones o H + Reducción es la ganancia de electrones o H + La Glucosa se oxida cuando los e- y H + se transfieren a las coenzimas NAD + y FAD. La Glucosa se oxida en una serie de pasos redox de manera de liberar de a poco la E para formar ATP. (Reduction) OXIDACION REDUCCION

18 Coenzimas de Nicotinamida Transfieren 2 electrones Transfieren un ión hidruro (H - ) desde y hacia los diferentes sustratos Dos importantes coenzimas son: –Nicotinamida adenin dinucleotido (NAD + ) –Nicotinamida adenin dinucleotido fosfato (NADP + )

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20 NAD + / NADH + H +

21 Nucleótidos de flavina Formas activas de la vitamina B2 Comprenden: Flavin mononucleotido (FMN) y flavin adenina dinucleotido (FAD)

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40 Phosphoric Acid Anhydrides ¿Por qué el ATP es la molécula mas importante de intercambio energético? La gran liberación de E libre de hidrólisis se debe a: –Repulsión electrostática de grupos –Estabilización de los productos por solvatación y resonancia –Posición intermedia de las G de hidrólisis –Efecto quelante del Mg2+ –Efecto del pH sobre los productos ionizados

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43 Partes de la Mitocondria

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46 CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO

47 H FMNH (semiquinone) H FMNH 2 (hydroquinone) H 1 5 Isoalloxazine -H +, -e - 2H + 2e -

48 - Semiquinone ( Q - ) H H Ubiquinol ( QH 2 ) Isoprenoid unit + 1 e -, +2H e -

49 Citocromos Proteínas que contienen HEM Clasificadas como a, b o c según el espectro de absorción característico La CTE consta de los citocromos : a- a 3, b 566 (b L ) - b 562 (b H ).c y c 1 Transportan un electrón por Fe hémico a, a 3, b 566,, b 562,, y c 1 son proteínas integrales de membrana c es una proteína de membrana periférica sobre la cara externa de la membrana mitocondrial interna

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54 Substrate or complexE o (V) NADH-0.32 Complex I FMN Fe-S clusters Succinate Complex II FAD Fe-S clusters – 0.00 QH 2 /Q+0.04 Complex III Fe-S clusters Cyt B 560 Cyt b 566 Cyt c Cytochrome c Complex IV Cyt a Cu A Cyt a 3 Cu B O2O Standard redox potentials of mitochondrial oxidation-reduction components

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57 COMPLEJOS DE LA CADENA DE TRANSPORTE Complejo I: NADH-Q reductasa E0' = V G = -70 kJ/2e- Posee por lo menos 34 polipéptidos FMN, 2Fe-2S y centros 4Fe-4S, la CoQ se mueve por la MMI MW = 880kD Resultado neto 2 e- se transfieren del NADH a la CoQ y 4 H+ de matriz al espacio intermembrana

58 Complejo II: Succinato deshidrogenasa-Q reductasa E0' = V G = -2.9 kJ/2e- Posee : FAD, un centro Fe-S Sitio de descarga de glicerol 3-P deshidrogenasa Resultado neto : Transporte de 2 e- desde FADH2 a la CoQ Sin translocación de protones

59 Complejo III: Citocromo C reductasa E0' = V G = -37 kJ/2e- Posee: Citocromo b (bL and bH), Citocromo c1, proteínas Fe-S no hémicas y otras proteínas adicionales Resultado neto: Transporte de 2 e- de CoQH2 al citocromo c 2 H+ son capatados desde matriz y 4 H+ se traslocan al espacio intermemebrana

60 Complejo IV: Citocromo oxidasa E0' = V G = -110 kJ/2e- Posee: 10 subunidades, Citocromos a y a3, Resultado neto: Pasan 4 e- desde 4 citocromos c para formar 2 H2O Se captan 4 H+ de matriz y se translocan 2 H+ al espacio intermembrana

61 Cadena de transporte electrónico ComplejoMatrizEspacio intermembrana I-5+4 III-2+4 IV-4+2 II00 Resumen de los H+ translocados por cada par de electrones C I C IV CoQ Cyt c e-e- 2H + + ½ O 2 H2OH2O NADH + H + NAD C III H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+

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63 Inhibidores de CTE y desacoplantes de la fosforilación oxidativa

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