Producción Aeróbica del ATP Universidad de Carabobo Facultad de Ciencias de la Salud Escuela de Medicina “Dr. Witremundo Torrealba” Sede Aragua Departamento de Bioquimica y Fisiologia. Producción Aeróbica del ATP Pérez Jhosmarett Del Nogal Lusailys Domínguez Winny Ascanio Andrés Prof. Marta Pernalette

Obj 8: Aplicar el concepto de potencial redox para predecir la dirección del flujo de electrones en una reacción de óxido reducción. Obj 9 : Aplicar la relación matemática entre el potencial redox y la variación de energía libre para la resolución de problemas bioquímicos. Obj 10 :Analizar la importancia de la cadena respiratoria como proceso exergonico en los organismos aeróbicos. OBJETIVOS

Tema 8: Potencial estándar de reducción, pares Redox. Dados dos pares Redox, calculo de la diferencia de potencial estándar de reducción.

comencemos ATP Energía metabólica ¿Como se moviliza esta cantidad Masiva de energía? Cantidad baja energia Glucolisis Ciclio de Acido Citrico

Células y tejidos aerobios Células anaerobias Estado electrónico estacionario Transferencia de Electrones Células y tejidos aerobios Transferencia de Electrones Procesos Escalonados O2 Molecular Ultimo paso de Reducción

1 par de Equivalentes Reductores Fosforilacion Oxidativa Secuencia Global Exergonica 1 par de Equivalentes Reductores 1mol de ATP Sintesis Aclopada 3mol de ATP Fosforilacion Oxidativa

Reacciones de Oxido-Reducción El flujo de electrones es responsable directa o indirectamente de todo el trabajo realizado por los organismos vivos Organismos NO Fotosintéticos Compuestos Reducido Organismos Fotosintéticos Especie Química Excitada por Absorción de luz

Oxidación Es la relación en la que un átomo o un grupo de átomos pierde electrones.

Reducción Es la relación en la que un átomo o un grupo de átomos gana electrones.

Potencial de Redox Fe2+ Fe3++ e- y El transporte de e- consiste en una serie de reacciones de oxido/reducción. Donador de e- y Aceptor de e- Esta reducido Esta oxidado Fe2+ Fe3++ e-

Oxidación Piruvato, Ciclo de acido Cítrico ? Escenario de ACCIÒN Glucolisis: Oxidación Piruvato, Ciclo de acido Cítrico ? Cantidad :de 1 a 100.000

Estas reacciones ocurre en la membrana interna mitocondrial. ¿Donde ocurre esto? Estas reacciones ocurre en la membrana interna mitocondrial.

Potencial Estándar de Reducción Potencial de Estándar Reducción (E0) Potencial de Reducción (E) Es la tendencia de un donador electrónico a reducir a su aceptor. Temperatura de 25°C. Concentración de donador y aceptor 1M. PH de 7.0 En condiciones estándar

Potencial Estándar de Reducción Agente Reductor: Es la sustancia capaz de reducir a otra, con lo que esta se oxida. Agente Oxidante: Es la sustancia capaz de oxidar a otra, con lo que esta se reduce. Reductor + Oxidante Reductor Oxidado + Oxidante Reducido Cu+ + Fe3+ Cu2+ + Fe2+ Reductor Reductor oxidado Oxidante Oxidante reducido

Mientras mas positivo es el valor, mayor es la afinidad. Pares Redox Mientras mas positivo es el valor, mayor es la afinidad.

Pares Redox Un valor negativo de E° indica una fácil tendencia a la perdida de electrones y por tanto un poder reductor elevado. Cuanto mayor es el valor de E´° mas fuerte como oxidante es el aceptor electrónico de esa pareja.

Calculo de la Diferencia de Potencial Estándar de Reducción E´o ΔEo´

Calculo de la Diferencia de Potencial Estándar de Reducción Piruvato Acetaldehído Eo´= - 0,19 V Piruvato + 2H+ Lactato Acetaldehído + 2H+ Etanol Eo´= - 0,20 V Etanol Acetaldehído + 2H+ Eo´= -0,19 V Eo´= +0,20 V Piruvato + Etanol Lactato + Acetaldehído + 2H+ ΔEo´= 0,01 V

Ejercicios: Dados 2 pares Redox como NAD y FAD: ΔE° = E° (oxi) - E° (Red) ΔE° = + 0,82 – (-0,32) = 1,14 Voltios Redox De igual manera se puede calcular el FAD: ΔE° = E° (oxi) - E° (Red) ΔE° = + 0,82 – (-0,18) = 1 Voltios Redox Se Obtuvo: FADH2 + ½ O FAD + H2O +

Tema 9: Relación ,matemática entre la variación de la energía libre estándar y la diferencia de potencial estándar de reducción. Ejemplos. Calculo de la variación de energía libre estándar que ocurre por el flujo de electrones a través de la cadena respiratoria y comparar este resultado con la cantidad de energía que se necesita para sintetizar 3 moles ATP.

Relación matemática entre la DG°’ y la DE°’ ΔG°´= -N × F × Δ E° Al conocer los valores de E se puede predecir la dirección en la que fluirán los electrones tienden a fluir hacia el lado con el E mas positivo La fuerza de esta tendencia es proporcional a la diferencia en los potenciales de reducción DE°’.

COMENCEMOS Se Obtuvo: NADH + H + ½ O NAD + H2O + ½ O H2O Oxidante NADH + H NAD + Reductor 1,14 Voltios Redox

ME SIGUEN? ΔG°´ ΔG°´= -N × F × Δ E° ΔG°´= -2 × 23,062 × 1,14 2 son EStandar ΔG°´= -N × F × Δ E° ΔG°´= -2 × 23,062 × 1,14 ΔG°´=-5258 cal/mol Calculado ΔG°´=-52,58 cal/mol ME SIGUEN?

COMPARACION DE RESULTADOS Debemos saber: Por cada 7,0 Kcal/mol = 1 mol de ATP 7,0 Kcal/mol 1 ATP 52,58 Kcal/mol X X = 7,5 ATP x cada Mol de NADH + El cual tiene una eficacia de 40% ( se divide entre 100) 7,5 x 0,4 = 3 Moles de ATP

COMPARACION DE RESULTADOS ΔG°´ Cuanta Necesitamos? 7,5 = 3/0,4 Moles de ATP = ΔG°´ 7

Tema 10: Secuencia d transportadores electrónicos y análisis de las diferencias de potencial Redox entre intermediarios.

Transporte de electrones La cadena transportadora consiste de una serie de transportadores que actúan secuencialmente y que están unidos a la membrana interna. Los transportadores son proteínas integrales de membrana con grupos prostéticos capaces de aceptar y/o donar 1 o 2 electrones.

Transporte de electrones Los transportadores realizan 3 tipos de transferencias en todo éste proceso: Transferencia directa de electrones (asociada a metales) Transferencia de átomo de hidrógeno → H+ + e- Transferencia de ión hidruro → H- (H+ + 2e-) Existen 5 tipos de moléculas transportadoras de electrones en éste proceso: NAD+ y NADP+ Flavoproteínas Ubiquinona Proteínas Ferro-sulfuradas Citocromos

Transporte de electronico NADH Y NADH DESHIDROGENASA: 1.- Se genera apartir de otras celulas 2.- el NADH se oxida en el 1er paso (MITOCONRIAL) 3.- Contiene Mononucleótido FLAVINA /FMN)

COENZIMA Q: 1.- Lipofilo, Desde NADH 2.- Se descubrio, Tratamiento Mitocondrial (isooctano) 3.- Ligado proteína de Forma laxa 4.- Benzoquinona ligada a Isopreno

Citocromos: 1.- Hemoproteinas Rojas (pequeña) 2.- caracterizada 1era vez por David Keilin 3.- Principales Denomidadas: b,c – c1,a . a3 ( b, c-c1 mismo Grupo hemo)(a-a3 HemoA Protoporfina IX)

Cadena transpordora de electrones (Diferencias) 31 Kj / mol. Fuente: Mathew – Libro Bioquimica ,pag 586

Transporte de electrones Condiciones Estandar Diferentes Int. Mitocondria 3 Tecnicas Experimentales (Orden real de los T.E) 1.- Técnicas espectrofotométricas para medir el estado Redox de los T.E en las mitocondrias Exactas. 2.- Uso de Inhibidores respiratorios específicos y aceptores de electrones artificiales. 3.- Fraccionamiento en las mitocondrias en subensamblajes respiratorios.

Complejo I Nombre NADH Deshidrogenasa NADH:ubiquinona óxido-reductasa Masa Molar 850 kDa Subunidades Proteicas 43 Grupos Prostéticos FMN, centros Fe-S Inhibidores Amital rotenona Pieridicina A

Complejo II Nombre Succinato Deshidrogenasa Masa Molar 140 kDa Subunidades Proteicas 4 Grupos Prostéticos FAD, centros Fe-S Inhibidores

Complejo III Nombre Ubiquinona-citocromo C oxido-reductasa Masa Molar 250 kDa Subunidades Proteicas 11 Grupos Prostéticos Hemos, Fe-S Inhibidores Antimicina A

Complejo IV Nombre Citocromo Oxidasa Masa Molar 160 kDa Subunidades Proteicas 13 Grupos Prostéticos Hemos, CuA, CuB Inhibidores CN- (cianuro) Monoxido de Carbono

Entonces… ¿Cúal es la importancia de la cadena transportadora de electrones y para que? Proceso exergónico que se acopla al proceso endergónico de la síntesis de ATP.

Bibliografía Lehninger. Principios de Bioquimica.4ta Edición. Editorial Omega. 2004. Mathews. Bioquimica.2da Edición. Editorial Mcgraw-Hill. Interamerica. 2001. http://es.wikipedia.org/wiki/Fosforilaci%C3%B3n_oxidativa http://www.youtube.com/watch?v=D68uKTG6H0o&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=yIijM8iEJ-o

Gracias por su atención…!