UNIVERSIDAD DE CARABOBO
34
UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA DE MEDICINA “DR. WITREMUNDO TORREALBA” DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y FISIOLOGÍA SEDE ARAGUA BACHILLERES: José Pérez Eleanny Pérez Kimberley Pernia PROFESORA: MARTHA PERNALETE MAYO, 2012 Producción Aeróbica de ATP
description
UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA DE MEDICINA “DR. WITREMUNDO TORREALBA” DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y FISIOLOGÍA SEDE ARAGUA. BACHILLERES: José Pérez Eleanny Pérez Kimberley Pernia. PROFESORA: MARTHA PERNALETE. MAYO, 2012. - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of UNIVERSIDAD DE CARABOBO
UNIVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
ESCUELA DE MEDICINA “DR. WITREMUNDO TORREALBA”DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y FISIOLOGÍA
SEDE ARAGUA
BACHILLERES:José Pérez
Eleanny PérezKimberley Pernia PROFESORA:
MARTHA PERNALETE
MAYO, 2012
Producción Aeróbica de ATP
Objetivos específicos:
8- Aplicar el concepto de potencial redox para predecir la direccion de flujo de electrones en una reacción de oxido reducción.
9- Aplicar la relación matemática entre el potencial redox y la variación de energía libre para la resolución de problemas bioquímicos.
10- Analizar la importancia de la cadena respiratoria como proceso exergonica en los organismos aeróbicos.
-Potencial estándar de reducción, para redox. Dados 2 pares redox, calculo de la diferencia de potencial estándar de reacción.- Relación matemática entre la variación de energía libre estándar y la diferencia de potencial estándar, de reducción.- Calculo de la variación de energía libre estándar que ocurre por el flujo de electrones a través de la cadena respiratoria y compararla con la cantidad de energía que se necesita para sintetizar 3 moles de ATP.- Secuencia de transportadores electrónico y análisis de las diferencias de potencial redox entre los intermediarios.
Contenido
POTENCIAL DE PAR REDOX
REACCIÓN OXIDACIÓN-REDUCCIÓN:
- DONANTE (REDUCTOR) - ACEPTOR (OXIDANTE)
http://docencia.izt.uam.mx/japg/RedVirtualJAP/CursoDRosado/3_EnzimologiayBioenergetica/4Potencial-Redox.pdf
TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
DIRECTAMENTE COMO ELECTRONESEN FORMA DE ÁTOMOS DE HIDRÓGENOS EN FORMA DE ION DE HIDRUROCOMBINACIÓN DIRECTA CON EL OXÍGENO
Lehninger. cuarta edición
UNA MOLÉCULA A SIDO OXIDADA CUANDO GANA OXÍGENO Y PIERDE HIDRÓGENOUNA MOLÉCULA A SIDO REDUCÍDA CUANDO PIERDE OXÍGENO Y GANA HIDRÓGENO
Zn Zn+2 + 2e-
EJEMPLO•CU/CU+2
•H2/2H +
Equilibrio Redox pdf.
¿PARA QUE OCURRA UNA REACCIÓN REDOX EN EL SISTEMA DEBE HABER UN ELEMENTO?
FOTOSÍNTESISCO2 REDUCIDO GANAR ELECTRÓNES
H2O OXIDA PERDER ELECTRÓNES
METABOLISNO AEROBICOALMACENAN ENERGÍA LIBRE PRODUCIDA POR LA OXIDACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS Y DE OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS EN FORMA DE ATP.
METABOLISMO ANAEROBICOOBTIENE LA ENERGÍA DE REACCIONES INTRAMOLECULARES DE OXIDACIÓN DE DISTINTAS MOLESCULAS ORGÁNICAS.
http://docencia.izt.uam.mx/japg/RedVirtualJAP/CursoDRosado/3_EnzimologiayBioenergetica/4Potencial-Redox.pdf
FLUJO DE ELECTRONES
LAS CELULAS VIVAS TIENE UN “CIRCUITO”BIOLÓGICO ANÁLOGO CON UN COMPUESTO RELATIVAMENTE REDUCIDO TAL COMO ES LA GLUCOSA COMO FUENTE DE ELECTRONES.
Lehninger. cuarta edición
MEDIDA DE UN POTENCIAL DE RECCIÓN REDOXSEMICELDA: ES UN CONJUNTO FORMADO POR EL RESIPIENTE QUE CONTIENE SUMERGIDO EL METAL EN SU FORMA NORMAL (REDUCIDA)
Equilibrio Redox pdf.
EL NADH Y EL NADPH COMO TRANSPORTADORES DE ELECTRONES
TAL ES EL CASO DEL NADH, NADPH, FMN Y FAD SON COENZIMAS HIDROSOLUBLES QUE EXPERIEMENTAN OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN REVERCIBLES EN MUCHAS DE LAS REACCIONES DE TRANFERENCIA DE ELECTRONES.
EJEMPLO: EL NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEOTIDO (NAD+ EN SU FORMA OXIDADA)
LA NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEOTIDO FOSFATO (NADP+)
Lehninger. cuarta edición
NAD+ + 2e- + 2H+ NADH+ + H+
Lehninger. cuarta edición
POTENCIAL ESTANDAR DE REDUCCIÓN
MAS NEGATIVO, MAYOR SERA LA TENDENCIA DEL COMPONENTE REDUCTOR A PERDERN ELECTRONES.
MAS POSITIVO, MAYOR SERA LA TENDENCIA DEL COMPUESTO OXIDANTE A ACEPTAR ELECTRONES
http://docencia.izt.uam.mx/japg/RedVirtualJAP/CursoDRosado/3_EnzimologiayBioenergetica/4Potencial-Redox.pdf
G E
G= -n F E
o n: número de electrones transferidos
o F: constante de Faraday (96.5kj)
o E: estándar del aceptor de electrones menos el estándar del donador de electrones
G = -n F [E( aceptor)-E (donador)]‘http://docencia.izt.uam.mx/japg/RedVirtualJAP/CursoDRosado/3_EnzimologiayBioenergetica/4Potencial-Redox.pdf
E O
L S O R E S U D
E P T E E T L I
C F E A F A F C
T L N C N N X U
K U C C K D T D
H J I I L X A E
L O A O Y Z D R
N O L N W M Z X
W P O T E N
SOPA DE LETRAS
Diferencias entre pares redox.
Aoxi + Bred Ared + Boxi
Par A E = + 250 mV
Par B E = - 415 mV
Cuanto mayor (positiva) sea la ∆E0´ mas hacia la derecha estará desplazada esta reacción en el
equilibrio.Lehninger. cuarta edición
Cambios de energía libre en las reacciones de
Oxidación – Reducción.
Bioquímica Mathews 3ra edición
Cambios de energía libre en condiciones estándar.
Acetaldehído + NADH + H+ Etanol + NAD+
NAD+ + 2H+ + 2e- NADH + H+
Acetaldehído + 2H+ + 2e- Etanol
Las 2 semireacciones, escritas en la direccion de la reducción:
E’o: -0.320 V
E’o: -0.197 V
ΔE´o: -0.197V – (-0.320V) + = +0.123V
El cambio de energía libre estándar viene dado por:
ΔG°´: -nFΔE´o = -2(96.5kJ/V-mol)(+0.123V)= -23.74 kJ/mol
Es una reacción muy EXERGONICA, esta favorecida en la direccion en que se ha escrito.
Lehninger. cuarta edición
¿Cómo haríamos si no fuera estándar?
Digamos que:Acetaldehído/NADH: 1,00MEtanol/ NAD + : 0,100M
E= E’o + (RT/nF) In (aceptor e-/dador e-)
E= E’o + (0.026V/n) In (aceptor e-/dador e-)
E= -0.197 + (0.026v/2) In (1M/0,100M)
E= -0.320 + (0.026v/2) In (1M/0,100M)
E: -0.167 V
E: -0.350 V
ΔE: -0.167 V – (-0.350V) = +0.183V
ΔG= -nF ΔE jjggggggggggggggggggggggggggg
= -2(96,5 kJ/V – mol)(0.183V)= -35,3 kJ/mol
Lehninger. cuarta edición
¿Qué tal otro ejercicio?Hecho por ustedes!!!
Piruvato + FADH2 Lactato + FAD+
Piruvato + 2H+ + 2e- Lactato
FAD+ + 2H+ + 2e- FADH
E’o: -0.19 V
E’o: -0.22 V
Que el numero 9
de la lista…
Escoja a alguien de la 2da fila.
ΔE’o = -0.19 – (-0.22) = 0.03V jjgggggggggggggggggggggggggggΔG°´: -nFΔE´o =ΔG°´: -2(96.5kJ/V-mol)(0.03V)= -5.79 kJ/mol
ΔE’o = -0.19 – (-0.22) = 0.03V
¿Cuánta energía produce la cadena respiratoria para la síntesis de ATP?
Cada reacción redox individual de la secuencia es exergonica en condiciones estándares.Así pues para los electrones que entran en la cadena respiratoria en forma de NADH, la secuencia global de la reacción viene dada por la siguiente ecuación:
ΔG°´: -nFΔE´o = -2(96.5)(0.82v-(-0.32v)= -220 kJ/mol
Lehninger. cuarta edición
¿Cuánta ATP se puede obtener de esa energía?
La oxidación de 1mol de NADH en la cadena respiratoria se produce simultáneamente con la síntesis de unos 3 moles de ATP a partir de ADP y Pi
La hidrólisis de 1 mol de ATP es: -30.5kJ/mol
La síntesis de 3 mol de ATP requerirían: 91.5kJ/mol
El total seria: 220/3.5 = 7.5 ATPBioquímica Mathews 3ra edición
CADENA RESPIRATORIALa cadena respiratoria está formada por una serie de
transportadores de electrones situados en la cara interna de las crestas mitocondriales, En las bacterias que respiran en la membrana plasmática, en el cloroplasto en la membrana tilacoidal.
Consiste en transferir los electrones procedentes de la oxidación del sustrato hasta el oxígeno molecular, que se reducirá formándose agua.
¿EN QUÉ CONSISTE LA CADENA RESPIRATORIA?
Los electrones procedentes de las oxidaciones de la célula vendrán formando parte del NADH y FADH2 que los cederán al O2 debido al potencial de reducción, que es más positivo cuanto mayor es la tendencia a captar los e-. Ceder los e- al O2 es favorable.
La cesión de O2 ocurre en varios pasos de oxidación reducción, por eso es una cadena.
Tendremos pequeñas porciones de ΔG que se usarán para sintetizar ATP pero no directamente.
La cadena respiratoria está siempre en una membrana y almacena la energía en forma de gradiente de concentración. Este gradiente es el que se encarga de sintetizar el ATP.
COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA
Flavina.
Proteína Hierro-Asufre. Coenzima Q.
Citocromo C,
ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LA CADENA RESPIRATORIA.
El NADH tiene más tendencia a ceder los e- que el FADH2 por lo que se obtendrá más energía cuando se oxide el NADH que cuando lo haga el FADH2. Cuando los e- los aporta el NADH se incorporan al principio de la cadena y participan 3 complejos;
Coenzima Q: transporta electrones de los complejos 1,2 y al complejo 3.
El citocromo: transporta electrones de complejo 3 al complejo 4
INHIBICION DEL TRANSPORTE ELECTRONICO ( SINTESIS DEL ATP)
Hay 2 tipos de inhibidores que inhiben la cadena de transporte electrónico y la síntesis de ATP.
Se han descrito inhibidores específicos para cada uno de los complejos de la cadena:
Complejo I: rotenona amitol.
Complejo II: malonato.
Complejo III y complejo IV: cianuro, CO y azida.
INHIBIDORES DE LA SÍNTESIS DE ATP.
El inhibidor de la ATP sintasa: es la oligomicina, que bloque la cadena y la síntesis de ATP.
Los desacoplantés de la fosforilacion oxidativa, como el 2,4 –DINITROFENOL. Permite la oxidorreduccion, y el consumo de oxigeno. Pero elimina la formación del ATP.
IMPORTANCIA DE LA CADENA RESPIRATORIA
Físico - Químico
si no hay ADP no hay síntesis de ATP, no se consume gradiente de protones por parte de la ATP sintasa.
Fisiológico
si baja la concentración de ADP es porque hay mucho ATP y a la célula no le interesa sintetizar más, si la cadena de transporte electrónico no funciona los coenzimas no se reoxidan y todos los procesos se paran.
•La cadena respiratoria está formada por una serie de transportadores de electrones situados en la cara interna de las crestas mitocondriales, En las bacterias que respiran en la membrana plasmática, en el cloroplasto en la membrana tilacoidal.
•La cadena respiratoria Consiste en transferir los electrones procedentes de la oxidación del sustrato hasta el oxígeno molecular, que se reducirá formándose agua.•Los componentes de la cadena respiratoria son flavina, proteina hierro-asufre, coenzima Q, y el citocromo.
•Hay tipos de inhibidores que inhiben la cadena de transporte electrónico y la síntesis de ATP.
Se han descrito inhibidores específicos para cada uno de los complejos de la cadena.
- Complejo I: rotenona y amitol.- Complejo II: malonato.- Complejo III y complejo IV: cianuro, CO y azida.
•Inhibidores de la síntesis de ATP.El inhibidor de la ATP sintasa: es la
oligomicina, que bloque la cadena y la síntesis de ATP.
El inhibidor de la ATP sintasa: es la oligomicina, que bloque la cadena y la síntesis de ATP.
•Importancia de la cadena respiratoria:
Físico - químico: si no hay ADP no hay síntesis de ATP, no se consume gradiente de protones por parte de la ATP sintasa. Si sigue funcionando la cadena de transporte electrónico el gradiente es cada vez más grande, se llega a un punto en el que la energía para bombear H+ es muy grande y la cadena de transporte electrónico se para porque no puede proporcionar bastante energía para seguir bombeando. Disminuye el consumo de O2.
Fisiológico: si baja la concentración de ADP es porque hay mucho ATP y a la célula no le interesa sintetizar más, si la cadena de transporte electrónico no funciona los coenzimas no se reoxidan y todos los procesos se paran. Al aumentar la concentración de ADP se pon en marcha la cadena de transporte electrónico, todos los procesos se activan y se crea gradiente de H+ para la síntesis de ATP.
Resumen:
-El ΔE’o indica a que direccion va la reacción
- Una reacción en caso de no se estándar, la variacion de potencial de reducción se deducira por la Ecuación de Nernst.
- Para la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi se necesitan 30.5kJ/mol.
- La cadena respiratoria genera suficiente energia libre como para la síntesis de 7.5 moles de ATP.
Gracias por su atención.
