Fosforilación oxidativa Fosforilación a nivel de sustrato

Fosforilación oxidativa Transporte de electrones Fosforilación oxidativa Síntesis de ATP Mitocondria

FADH2

Cadena transportadora de electrones Q = ubiquinona o coenzimaQ

Cadena transportadora de electrones mitocondrial

Potenciales de reducción estándar

Estados de oxidación de FMN

Estructura de los centros hierro-azufre [Fe–S] [4Fe–4S] [2Fe–2S]

Estados de oxidación de la coenzimaQ CoQ. Cola de isopreno

Estructura química de los citocromos

Inhibidores

Complejo I o NADH-Coenzima Q Reductasa Cataliza la transferencia de electrones del NADH a la CoQ Via: NADH  FMN  Fe-S  UQ Evidencia experimental sugiere que transporta 4 H+ por 2 e- desde la matriz al citosol Brazo periférico contiene FMN y 8 centros Fe-S Fuente de ROS MM: 100.000 KDa

Complex II Enzima Función TCA Glicerol 3 fosfato deshidrogenasa Succinato deshidrogenasa TCA Glicerol 3 fosfato deshidrogenasa Transferencia de NADH a la mitocondria Acil CoA deshidrogenasa Oxidación de ácidos grasos

Complejo III: Coenzima Q-Citocromo c Oxidoreductasa o citocromo bc1 Cataliza la transferencia de electrones de la CoQ al citocromo C via el ciclo Q Contiene dos citocromos b(bh, bL), un citocromo C y un centro Fe-S Es una bomba de protones 10- 11 subunidades QH2 + 2cyt c+ + 2H+N    Q + 2cyt c + 2H+P + 2H+P

Complejo IV : Citocromo oxidasa Etapa final de la cadena transportadora de electrones Contiene cuatro centros redox: un par de átomos de Cu (centro CuA) citocromo a citocromo a3 un átomo de Cu (CuB) CuA cyta  cyta3 CuB O2 Four electron reduction – partially reduced oxygen must stay bound to the complex.

Premio Nobel en Química, 1978 Peter Mitchell Premio Nobel en Química, 1978 "for his contribution to the understanding of biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic theory"  

Evidencias que apoyan la teoría quimiosmótica Mitocondria bombean protones y generan una gradiente de pH através de la membrana interna de la mitocondria 2. La fosforilación oxidativa requiere que la membrana interna de la mitocondria esté intacta 3. La proteínas transportadoras de protones atraviesan la membrana interna de la mitocondria 4. Compuestos que disipan el gradiente de protones inhiben la síntesis de ATP. 5. Si se genera un gradiente de protones artificial en la membrana interna de la mitocondria, por incubación de éstas en una solución ácida, se produce ATP, en ausencia del transporte de electrones

Desacopladores de la fosforilación oxidativa

Efecto de inhibidores y desacopladores sobre el consumo de oxígeno de mitocondrias aisladas Tiempo -hidroxibutirato DNP Cianuro

Síntesis de ATP

Síntesis de ATP Fo ATP sintasa F1 F1 de E. coli: 3 3    F0 de E. coli: a b2 c912 ATP sintasa F1

ATP Sintasa como un nano-motor ~10 nm de diámetro Puede sintetizar ATP usando la gradiente electroquímica o hidrolizar ATP generando una gradiente de protones Convierte la energía electroquímica a energía mecánica y energía química

Translocación de H+ a través de Fo Stator: a, b, δ, and F1 Rotor: c, γ, ε

Sistema experimental utilizado para observar la rotación de la E Sistema experimental utilizado para observar la rotación de la E. coli F1F0–ATPasa.

Modelo de Fo ATPasa Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics, (2010), 1797, 1343-1352