BOLILLA 2 BIOENERGETICA: Transferencia de Energía. Papel del ATP y otros compuestos fosforilados. Reacciones Redox. ENZIMAS DE OXIDO REDUCCION: La oxidación.

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1 BOLILLA 2 BIOENERGETICA: Transferencia de Energía. Papel del ATP y otros compuestos fosforilados. Reacciones Redox. ENZIMAS DE OXIDO REDUCCION: La oxidación en los sistemas biológicos. Oxidorreductasas: NAD y FAD Deshidrogenasas. Proteínas ferrosulfuradas. Coenzima Q, Citocromo, Citocromo Oxidasa TRANSPORTE ELECTRONICO-FOSFORILACION OXIDATIVA: Cadena Respiratoria. Complejos. Inhibidores y desacoplantes. Síntesis de ATP. Control Respiratorio OTROS SISTEMAS DE TRANSPORTE: Sistema Microsomal. Oxigenasas.Catalasas METABOLISMO DE XENOBIOTICOS: Fase I y II.

2 OXIDACIONES BIOLÓGICAS Hace 2000 millones de años, los procariotas (cianobacterias), comenzaron a crear una atmósfera oxigenada. Hace 2000 millones de años, los procariotas (cianobacterias), comenzaron a crear una atmósfera oxigenada. El oxígeno que producían como producto de deshecho de la fotosíntesis desencadenó una verdadera revolución en el mundo vivo. El oxígeno que producían como producto de deshecho de la fotosíntesis desencadenó una verdadera revolución en el mundo vivo. Los organismos aerobios modernos transforman la energía del enlace químico de las moléculas de alimentos, en energía del enlace del ATP empleando oxígeno como aceptor final de los electrones procedentes de los alimentos. La utilización de oxígeno por parte de los organismos aerobios proporciona enormes ventajas si los comparamos con formas de vida anaerobias, debido a que la oxidación aerobia de nutrientes tales como glucosa y ácidos grasos, proporciona una cantidad de energía sustancialmente mayor que la fermentación.

3 La enorme diferencia de capacidad generadora de energía entre los organismos aerobios y anaerobios está directamente relacionada con las propiedades físicas y químicas del oxígeno. La primera de ellas es que el oxígeno se encuentra en toda la superficie de la tierra. La segunda es que el oxígeno difunde fácilmente a través de las membranas celulares, cosa que no ocurre con otros aceptores de electrones. Por último, la molécula de oxígeno es muy reactiva de modo que acepta fácilmente los electrones. Esto también se relaciona con otra propiedad del oxígeno que es su tendencia a formar metabolitos tóxicos.

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5 Potencial de Reducción (E) de un compuesto o ión, es su tendencia a ganar electrones frente a otro elemento. El potencial de reducción se determina en pilas electroquímicas

6 ES EL PRINCIPAL INTERMEDIARIO DE ALTO CONTENIDO ENERGÉTICO

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9 La energía Potencial que se desprende por el traslado de electrones:  E se relaciona de modo directo con la energía libre  G, que es una expresión cuantitativa de lo lejos que se encuentra el sistema del equilibrio y que permite medir la energía transformable en trabajo. La relación que las vincula es:  G 0´ = - n F  E 0´ n= número de electrones F= constante de Faraday (96,5 KJ/ V. mol)  E= diferencia de potenciales de reacción

10 Desde el punto de vista químico OXIDACIÓN Ganancia de oxígeno Pérdida de electrones Pérdida de hidrógeno REDUCCIÓN Pérdida de oxígeno Ganancia de electrones Ganancia de hidrógeno (en compuestos orgánicos) El uso principal del OXÍGENO es en la RESPIRACIÓN Y ESTE ES EL PROCESO POR EL CUAL LAS CÉLULAS OBTIENEN ENERGÍA EN FORMA DE ATP Este principio de OXIDO- REDUCCIÓN se aplica a los sistemas bioquímicos y es un concepto importante para la comprensión de la naturaleza de las oxidaciones biológicas.

11 EN LOS SISTEMAS REDOX LOS CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE PUEDEN EXPRESARSE EN TÉRMINOS DEL POTENCIAL DE OXIDACIÓN – REDUCCIÓN LAS ENZIMAS QUE INTERVIENEN EN LOS PROCESOS REDOX SE DENOMINANOXIDORREDUCTASAS

12 Oxidorreductasas Catalizan reacciones de oxido- reducción A red + B ox A ox + B red A : es el reductor o dador electrónico; en el curso de la reacción se oxida (pierde electrones) B : es el oxidante o aceptor electrónico; en el curso de la reacción se reduce (gana electrones) En las reacciones redox, siempre tienen que estar presentes a la vez el aceptor y el dador electrónico

13 Estas reacciones son fuertemente exergónicas, en las cuales para evitar una liberación brusca de energía, no aprovechable por la célula, se libera en forma fraccionada.

14 DISTINTAS FORMAS EN QUE LA CELULA PUEDE TRANSFERIR ELECTRONES 1.- Transferencia de 1 e - : Fe +++ Fe++ 2.- Transferencia de un átomo de hidrógeno: (H + + e - ): AH 2 + B A + BH 2 3.- Transferencia de un ion Hidruro (:H - ) AH 2 + NAD + → A + NADH + H + 4.- Transferencia de e - desde un reductor orgánico al oxígeno: R-CH 3 + ½ O 2 RCH 2 -OH

15 TRANSPORTADORES DE ELECTRONES En la mayoría de las reacciones de oxidación celular, los electrones son transportados por moléculas que se reducen en los procesos catabólicos Permitiendo así la conservación de la energía liberada por la oxidación de los sustratos.

16 Gran parte de los sustratos oxidados en el organismo sufren deshidrogenación. Las reacciones de deshidrogenación son catalizadas por las ENZIMAS DESHIDROGENASAS En estas reacciones el hidrógeno es captado por una coenzima. Las coenzimas pueden ser: - Nicotinamida (NAD o NADP) - Flavina (FAD o FMN).

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18 El sustrato oxidado pierde 2 hidrógenos, uno es captado por el NAD reduciéndose y el otro aparece como H+ en el medio. Espectros de absorción  Formas Reducidas (340nm)  Formas oxidadas (260nm)

19 Estas coenzimas derivan de la vitamina riboflavina. El anillo de isoaloxacina se reduce reversiblemente por la aceptación de 1 o 2 átomos de hidrógeno, que provienen de un sustrato reducido. Son cofactores que actúan como grupos prostéticos (unión fuerte) Reducidas  570 nm Oxidadas  450 nm

20 OTROS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES -QUINONAS LIPOSOLUBLES  UBIQUINONA Y PLASTOQUINONA: transportan electrones ubicándose en el medio apolar de las membranas. -PROTEÍNAS FERROSULFURADAS -CITOCROMOS: poseen grupos prostéticos fuertemente unidos que experimentan oxidación y reducción reversibles.

21 Es la Coenzima Q, una Benzoquinona liposoluble Con una larga cadena lateral isoprenoide. Molécula pequeña que difunde a través de las membranas.

22 Participan en la transferencia de 1 e-por oxidación o reducción de los átomos de Fe.

23 Son proteínas con un grupo prostético hemo unido a Fe. Las mitocondrias poseen 3 tipos de Citocromos: a, b y c

24 Flujo de electrones en las oxido-reducciones biológicas