COMPLEJO ATP sintasa F1 : 9 subunidades: a3 b3 g d e y 3 sitios catalíticos Fo: Proteína integral , canal transmembrana para protones con 3 subunidades:

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2 COMPLEJO ATP sintasa F1 : 9 subunidades: a3 b3 g d e y 3 sitios catalíticos Fo: Proteína integral , canal transmembrana para protones con 3 subunidades: a, b2 y c12 Esta enzima es la que transforma la energía cinética del ATP en energía química. El Dr. Boyer (1964) recibió el Premio Nobel al describir la ATP sintasa.

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4 La energía del gradiente de protones se utiliza también para el transporte

5 El control de la fosforilación oxidativa permite a la célula producir solo la cantidad de ATP que se requiere para el mantenimiento de sus actividades. El valor del cociente P/O, representa el número de moles de Pi que se consumen para que se reduzca cada átomo de O2 a H2O. El cociente máximo medido para la oxidación de NADH es 2,5 y para FADH2 es 1,5, para mayor practicidad se consideran 3 ATP y 2 ATP, respectivamente. Control respiratorio por el aceptor: Las mitocondrias solo pueden oxidar al NADH y al FADH cuando hay una concentración suficiente de ADP y Pi. Cuando todo el ADP se transformó en ATP, disminuye el consumo de oxígeno y aumenta cuando se suministra ADP.

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7 Inhibidores de la fosforilación
Oligomicina: Bloquea el flujo de protones a través de F0, impidiendo la fosforilación. Se inhibe la síntesis de ATP Se acumulan protones y se produce una fuerza inversa deteniéndose el transporte de electrones. Desacoplantes: Compuestos que impiden la síntesis de ATP, pero no bloquean el flujo de electrones, de esa manera desacoplan la cadena respiratoria de la fosforilación oxidativa. El 2,3-dinitrofenol (DNF) transfiere iones hidrógeno desde el lado externo hacia la matriz y anula el gradiente de protones creado por la cadena respiratoria.

8 Reacciones del Ciclo Q El ciclo Q adapta el cambio de un transportador de 2 e-, como CoQ, a un transportador de 1 e-, como los Cit y explica la estequiometria de 4 H+ translocados por cada par de e- que pasan al Cit c. El resultado de cada ciclo Q es la oxidación de una molécula de CoQH2, la expulsión de 4 protones y la transferencia de 2 e- al Cit c en la superficie externa de la membrana de la mitocondria. 26

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11 FORMACION DE PRODUCTOS DE REDUCCION PARCIAL DEL OXIGENO
La etapa final de la CR es la reduccion de una molécula de O2 por la cesión de 4 electrones. El problema de la convergencia simultanea de los 4 e- a este punto terminal es muy importante  Si la reduccion del oxigeno no es completa, se forman productos tóxicos. Estos productos se llaman: ESPECIES REACTIVAS DEL OXIGENO: EAO, ROS, AOS

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13 FORMACION DE PRODUCTOS DE REDUCCION PARCIAL DEL OXIGENO

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16 ESPECIES REACTIVAS DEL OXIGENO
H2O2 OH.- Oxígeno Molecular Radical Superóxido Peróxido de Hidrógeno Radical Hidroxilo

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22 Enzimas antioxidantes
SUPEROXIDO DISMUTASA 2 O H H2O2 + O2 CATALASA 2 H2O2 2H2O + O2 GLUTATION PEROXIDASA 2 GSH + H2O2 GSSG + 2H2O

23 OTROS SISTEMAS DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
Existen sistemas de transporte distintos de la CR. Que no participan en la síntesis de ATP Participan en reacciones de hidroxilaciones y deshidrogenaciones del sustrato. Estos sistemas se encuentran en la fracción microsomal del retículo endoplásmico. Un 90% del O2 consumido por las células se emplea en la fosforilación oxidativa.

24 OXIDASAS Y OXIGENASAS Localización: Microsomas y peroxisomas
No asociados a la producción de ATP Usan O2 como sustrato No incorporan O2 Oxid. OXIDASAS OXIGENASAS Incorporan un átomo de O2 MONOXIGENASAS DIOXIGENASAS Incorporan los 2 átomos del O2

25 OXIDASAS Oxidación peroxisómica de ácidos grasos Citocromo oxidasa
Flavoproteína: FADH FAD y O H2O2 Hemoproteína: Fe Fe+++ y O H2O

26 MONOOXIGENASAS u OXIGENASAS DE FUNCION MIXTA ó HIDROXILASAS
AH + BH2 + O=O A-OH + B + H2O Sustrato principal NADH, NADPH, FMNH2, FADH2, BH4 Co-Sustrato Un O2 se incorpora al sustrato y el otro O2 forma agua. CITOCROMO P-450 Hidroxilación de esteroides Hidroxilación de fármacos Hidroxilación de xenobióticos CITOCROMO b5 Desaturación de ácidos grasos

27 Esquema de reacción donde interviene un Citocromo P450
H2O Sustrato Sustrato hidroxilado CytP450 (red) CytP450 (oxid) La hidroxilación de sustancias extrañas, aumenta su polaridad y solubilidad en agua  facilita su eliminación  anula su toxicidad  aumenta su metabolismo  son excretadas. RH NADPH Reducido Oxidado Citocromo P-450 Reductasa (Fe-S) Citocromo P-450 reducido O2 NADP+ H2O Reducido ROH Oxidado

28 Los sistemas de Cit p450 participan en reacciones de oxigenación, desulfuración, desaminación  activas en hígado. Son enzimas inducibles, entre los inductores  fármacos, alimentos asados al carbón. Pueden ser inhibidas: consumo simultáneo de jugos cítricos con medicamentos. Alcohol: Por cortos períodos inhibe el metabolismo de medicamentos  mas toxicidad. Por períodos largos: aumenta la metabolización  reduce el efecto terapéutico.

29 METABOLISMO DE XENOBIÓTICOS
EXPOSICIÓN A SUSTANCIAS QUÍMICAS EXTRAÑAS  MEDICAMENTOS ADITIVOS EN ALIMENTOS CONTAMINANTES AMBIENTALES IMPORTANCIA BIOMÉDICA COMPRENSIÓN RACIONAL DE LA FARMACOLOGÍA. TOXICOLOGÍA INVESTIGACIÓN DEL CÁNCER EL HÍGADO ES EL PRINCIPAL ÓRGANO DONDE SE LLEVA A CABO LA METABOLIZACIÓN (DESTOXIFICACIÓN) DE LOS XENOBIÓTICOS

30 METABOLISMO DE XENOBIOTICOS
Reacciones de Hidroxilación Citocromo P-450 FASE I Reacciones de Conjugación Metilaciones FASE II AUMENTO DE SOLUBILIDAD > EXCRECION Hígado: Membrana del retículo endoplásmico (Microsomas)

31 La síntesis de Citocromo P-450 es INDUCIBLE
FASE I Los xenobióticos muy hidrófobos persistirían en tejido adiposo si no hubiera conversión a formas más polares XENOBIOTICO (inactivo) XENOBIOTICO (activo) Profármaco (inactivo) Fármaco (activo) XENOBIOTICO (activo) XENOBIOTICO (inactivo) Xenobiótico (menos activo) La síntesis de Citocromo P-450 es INDUCIBLE Requiere de NADPH

32 FASE II Glucuronidación CONJUGACIÓN Sulfatación Acetilación
LOS XENOBIÓTICOS SE HACEN MÁS SOLUBLES Y ASÍ SE EXCRETAN POR ORINA O BILIS Glucuronidación CONJUGACIÓN Sulfatación Acetilación METILACIÓN S-Adenosil metionina

33 REACCIONES DE CONJUGACION
GLUCURONIDACION (más frecuente) R-OH + Ac. Glucurónico- UDP R-AG (Radical Glucurónico) + UDP R: Anilina, ácido benzoico, fenoles, meprobromato, esteroides Glucuronil transferasa SULFATACION R-OH + PAPS (sulfato activo) R-SO4 + PAP 3’-fosfato-5’fosfosulfato de adenosina Sulfato transferasa R: Alcoholes y fenoles

34 CONJUGACIÓN CON GLUTATIÓN Tripéptido: glutámico, cisteína y glicina
R + GSH R- S- G Glutatión- S- transferasa ACETILACION R-OH + Acetil-CoA R-Acetil + CoA-SH X + S-Adenosilmetionina XCH3 + S-Adenosil homocisteína Metil transferasa

35 EL PROCESO DE FOTOSÍNTESIS

36 Las condiciones necesarias para la fotosíntesis
La mayoría de los autótrofos fabrican su propio alimento utilizando la energía luminosa. La energía de la luz se convierte en la energía química que se almacena en la glucosa. El proceso mediante el cual los autótrofos fabrican su propio alimento se llama fotosíntesis. La mayoría de los seres vivos dependen directa o indirectamente de la luz para conseguir su alimento

37 La fotosíntesis es un proceso complejo
La fotosíntesis es un proceso complejo. Sin embargo, la reacción general se puede resumir de esta manera: enzimas clorofila 6 CO2 + 6 H2O + energía de luz C6H12O6 + 6 O2

38 EN LA FOTOSÍNTESIS: La luz solar es la fuente de energía que atrapa la clorofila, un pigmento verde en las células que los autótrofos utilizan para la fotosíntesis. El dióxido de carbono y el agua son las materias primas. Las enzimas y las coenzimas controlan la síntesis de glucosa, a partir de las materias primas.

39 LA LUZ Y LOS PIGMENTOS La luz es una forma de energía radiante.
La energía radiante es energía que se propaga en ondas. Hay varias formas de energía radiante (ondas de radio, infrarrojas, ultravioletas, rayos X, etc.). Para sintetizar alimento, se usan únicamente las ondas de luz.

40 Cuando la luz choca con la materia, parte de la energía de la luz se absorbe y se convierte en otras formas de energía. Cuando en una célula la luz del sol choca con las moléculas de clorofila, la clorofila absorbe energía de luz que, eventualmente, se convierte en energía química y se almacena en las moléculas de glucosa que se producen.

41 CLASES DE CLOROFILA Hay varias clases de clorofila, las cuales, generalmente se designan como a, b, c y d. Algunas bacterias poseen una clase de clorofila que no está en las plantas ni en las algas. Sin embargo, todas las moléculas de clorofila contienen el elemento magnesio (Mg).

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43 Los autótrofos también poseen unos pigmentos llamados carotenoides que pueden ser de color anaranjado, amarillo o rojo. El color verde de la clorofila generalmente enmascara estos pigmentos. Los cuales, sin embargo, se pueden ver en las hojas durante el otoño, cuando disminuye la cantidad de clorofila. Los carotenoides también absorben luz pero son menos importantes que la clorofila en este proceso.

44 CLOROPLASTOS

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46 1. Reacciones dependientes de luz
Ocurren en las granas de los cloroplastos: La clorofila y otras moléculas de pigmento presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de luz. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos. Esto los lleva a un nivel de energía más alto. A medida que los electrones de los pigmentos llegan a un nivel de energía más bajo, liberan energía.

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48 3. Los electrones regresan a un nivel de energía más bajo al pasar por una cadena de transporte de electrones, en forma muy parecida a lo que ocurre en la respiración celular. En el proceso de liberación de energía de los electrones, se produce ATP. En otras palabras, la energía de los electrones se convierte en energía utilizable en los cloroplastos. El ATP que se produce en las reacciones dependientes de luz se utiliza en las reacciones de oscuridad.

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50 Formación de ATP PQ: plastoquinona PC: plastocianina Fd: ferredoxina