Bolilla 3
Cadena respiratoria. Ubicación celular. Componentes de la cadena respiratoria. Función. Importancia de Vitaminas y Minerales.
Fosforilación oxidativa: Síntesis de ATP. Acción de Inhibidores: Desacoplantes, inhibidores de la fosforilación, inhibición del transporte electrónico. Control respiratorio.
Sistema microsómico: Metabolismo de xenobióticos.
LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO QCA. BIOLÓGICA
PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN
Antes de estudiar ……CADENA RESPIRATORIA
Vitaminas que participan: Niacina (NAD), Riboflavina (FAD)
Minerales indispensables: Hierrro
Concepto de Oxidación y Reducción:Oxidaciones biológicas
Mitocondrias: estructura, función
ATP: contenido energético
Veremos ….HERRAMIENTAS PARA SU COMPRENSIÓN
NUTRIENTES
• MACRONUTRIENTES. Grasas, Carbohidratos y Proteínas
• MICRONUTRIENTES. Vitaminas y los Minerales
Repasemos…..
FUNCIONES DE LAS VITAMINAS
• Regulan procesos CELULARES
• Actúan como coenzimas o grupo prostético de las ENZIMAS.
• ANTIOXIDANTES
• Están implicadas en los procesos de CRECIMIENTO y DIFERENCIACION CELULAR
CLASIFICACION DE LAS VITAMINAS SEGÚN SU SOLUBILIDAD
HIDROSOLUBLES•No se acumulan en el organismo•Se disuelven en agua•Se eliminan rápidamente•Es preciso aportarlas diariamente
LIPOSOLUBLES•Se acumulan en el organismo•No se disuelven en agua•Se almacenan en hígado y tejido graso
VIT C – COMPLEJO B B1 – B2 – B3 – B6 – B12 – BIOTINA AC. PANTOTENICO - AC. FOLICO
A D E K
Aceites , lacteos y derivados y huevo
Carnes, vísceras, huevo, leche, legumbres, cereales, levaduras, Frutos frescos y secos, Cítricos , vegetales de hojas verdes
VITAMINAS HIDROSOLUBLES
Vitamina C, Vitaminas del Complejo B: B12, B2, B6, niacina, ácido fólico, biotina y ác.
Pantoténico.
• No se acumulan en el cuerpo.• Se transportan en la sangre unidas a
proteínas plasmáticas.• Regulan los procesos que producen energía
metabólica.
Vitamina Coenzima FunciónB1 Tiamina Tiamina Pirofosfato Descarboxilación oxidativaB2 Riboflavina FAD, FMN Oxido- reducciónB3 Niacina NAD, NADP Oxido reducciónB5 Ac Pantoténico Coenzima A Transferencia de grupos acilB6 Piridoxal Piridoxal fosfato TransanminaciónBiotina Biotinil CarboxilaciónAcido fólico Tetra hidrofolato Transferencia de unidades
de un carbonoB12 Cianocobalamina Metilación
Funciones de las Vitaminas del complejo B
NIACINA O VITAMINA B3RIBOFLAVINA O VITAMINA B2
Riboflavina
FAD (FMN)
+
R │
│H
Nicotinamida
NAD (NADP)•Intervienen como cofactor enzimático en el metabolismo energético de macronutrientes
RESUMEN DE LAS VITAMINAS HIDROSOLUBLES
• Se encuentran en alimentos de origen Vegetal y Animal a excepción de la B12 que solo en estos últimos.
• Son solubles en agua por lo que se absorben y se transportan unidos a proteínas
• No se almacenan en los tejidos por mucho tiempo a excepción de la Vitamina B12
• Se excretan por orina ó heces
• La mayoría está formando parte de Coenzimas que actúan en el metabolismo energético
BIOELEMENTOS
• ELEMENTOS PRIMARIOS
• ELEMENTOS SECUNDARIOS (Macroelementos)
• OLIGOELEMENTOS (Microelementos)
• ELECTROLITOS
O, C, H,N,
Ca, P, S, Mg
Fe, F, Cu, I, MnZn, Co, Mo, Se,
Cr y Si
Na+, Cl+, K+
DISTRIBUCIÓN DEL HIERRO
• HEMOBLOBINA 63%• MIOGLOBINA
• CITOCROMOS• PROTEINAS Fe-S
• CATALASAS Y PEROXIDASAS
• FERRITINA
Transporte de O2
Transporte de e-
Eliminacion de EROS
Almacenamiento
SOL
AUTÓTROFOS FOTOSINTÉTICOS
HETERÓTROFOS
O2 ,
GLÚCIDOS
FLUJO DEL MATERIA Y ENERGÍA
EN LA BIÓSFERA
CO2, H2O
GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS
TRANSPORTE ELECTRÓNICOMITOCONDRIAL
YFOSFORILACIÓN OXIDATIVA
DEGRADACIÓN POR OXIDACIÓN(Vía Glicolítica, Ciclo de Krebs)
TRANSPORTADORES ELECTRÓNICOS REDUCIDOS(NADH, FADH2)
TRANSPORTADORES ELECTRÓNICOS OXIDADOS(NAD+, FAD)
ADP
ATP
O2
H2O
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.
EN LOS SISTEMAS REDOX
LOS CAMBIOS DE ENERGÍA LIBRE
PUEDEN EXPRESARSE EN TÉRMINOS DEL
POTENCIAL DE
OXIDACIÓN – REDUCCIÓN
POTENCIAL DE REDUCCIÓN
• POTENCIAL DE REDUCCIÓN (E) DE UN ELEMENTO, ION O COMPUESTO ES SU TENDENCIA A GANAR ELECTRONESFRENTE A OTRO ELEMENTO, ION O COMPUESTO
2 Na + Cl2 2 NaCl
2 Na 2 Na+ + 2 e-
Cl2 + 2 e- 2 Cl-
Oxidación
Reducción
REACCIÓN REDOX
HEMIRREACCIONES
CUPLA REDOX
• La forma oxidada y reducida en cada hemirreacción constituyen un par o cupla redox
Na+/Na , Cl/Cl- (Sentido de la reducción)
E´o : Potencial de reducción Estándar: Se determina en comparación con el potencial de Hidrógeno = 0 A 25°C , concentración1M, pH 7 en sistemas biológicos.
Signo positivo (+) : par redox con mayor tendencia que el hidrógeno a sufrir reducción
Signo negativo (-): par redox con menor tendencia que el hidrógeno a sufrir reducción
Potenciales de reducción estándar
2 H+ + 2 e- → H2 -0.42 V NAD+ + H+ + 2 e- → NADH -0.32 V S + 2 H+ + 2 e- → H2S -0.23 V FAD + 2 H+ + 2 e- → FADH2 -0.22 V Acetaldehído + 2 H+ + 2 e- → etanol -0.20 V Piruvato + 2 H+ + 2 e- → lactato -0.19 V Cu+ → Cu2+ + e- -0.16 V Citocromo b (Fe3+) + e- → citocromo b (Fe2+) + 0.075 V Citocromo c1 (Fe3+) + e- → citocromo c1 (Fe2+) + 0.22 V Citocromo c (Fe3+) + e- → citocromo c (Fe2+) + 0.235 V Citocromo a (Fe3+) + e- → citocromo a (Fe2+) + 0.29 V Fe3+ + e- → Fe2+ + 0.77 V ½ O2 + 2 H+ + 2 e- → H2O + 0.82 V
EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
• LAS ENZIMAS QUE INTERVIENEN EN LOS
PROCESOS REDOX
SE DENOMINAN
• OXIDORREDUCTASAS
OXIDORREDUCTASAS
Catalizan reacciones de óxido- reducción
Ared + Box Aox + Bred
A : es el reductor o dador electrónico; en el cursode 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
DISTINTAS FORMAS EN QUE SE TRANSFIEREN ELECTRONES EN LA CELULA
2.- Transferencia de un átomo de hidrógeno
(H+ + e-): AH2 + B A + BH2
3.- Transferencia de un ion Hidruro (:H-) porta 2 e-
AH2 + NAD+ → A + NADH + H+
4.- Transferencia de e- desde un reductor orgánico al oxígeno: R-CH3 + ½ O2 RCH2-OH
1.- Transferencia de 1 e-: Fe +++ Fe++
Representación esquemática de una oxidación biológica
Sustrato H2
Sox
A(OX)
AH2
(RED)
C(OX)
B(OX)
BH2
(RED)
CH2
(RED)½ O2
H2O
S O2
Energía E E E
Escala de Potencial de Reducción
E´o (-) E´o (+)
OXIDORREDUCTASAS (DESHIDROGENASAS)
• Deshidrogenasas ligadas a NAD ó nicotinamídicas
(en la matriz mitocondrial)
• Deshidrogenasas ligadas a FAD ó flavínicas
AH2 + NAD+ A + NADH + H+
AH2 + FAD (FMN) A + FADH2 (FMNH2)e- + H+
H-
LA MITOCONDRIA
FÁBRICA DE ENERGÍA CELULAR
ES EL SITIO DONDE TIENEN LUGAR
EL TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y
LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
MITOCONDRIA
¿En qué sitio celular ocurre la Cadena Respiratoria?
Esquema
Microfotografía electrónica
CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO• Cadena Respiratoria o Cadena de Transporte
Electrónico: Grupos de moléculas aceptores de hidrógeno y/o e- (H y e- : “Equivalentes de Reducción”) dispuestos en la membrana mitocondrial interna.
• Los componentes actúan secuencialmente en orden creciente según sus potenciales de reducción.
• Reciben equivalentes de reducción de NADH Y FADH2 producidos en la matriz.
• La energía que se libera durante la transferencia electrónica está acoplada a varios procesos endergónicos entre los que se destaca la síntesis de ATP.
La Cadena de Transporte de Electrones comprende dos procesos:
1.- Los electrones son transportados a lo largo de la membrana, de un complejo de proteínas transportadoras a otro.
2. Los protones son translocados a través de la membrana, desde el interior o matriz hacia el espacio intermembrana de la mitocondria.
Esto determina la formación de un gradiente de protones.
El oxígeno es el aceptor terminal del electrón, combinándose con electrones e
iones H+
para producir agua.
COMPONENTES DE LA CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO
• FLAVOPROTEINAS: FMN o FAD: Transportan 2 e- y 2 H+
• PROTEINAS FERROSULFURADAS: transportan e- (Fe+++ Fe++)
• COENZIMA Q o UBIQUINONA: Quinona isoprenoide no proteica. Transporta 1 e- y libera 2 H+.
• CITOCROMOS b, c, c1, a, a3: Proteínas que contienen un grupo hemo. Transportan 1 e-
Componentes de la Cadena de transporte electrónico
Complejo enzimático Grupos prostéticos
Complejo I (NADH deshidrogenasa) FMN, FeS
Complejo II(succinato deshidrogenasa) FAD,FeS
Complejo III (citocromo bc1) Hemo, FeS
Citocromo c Hemo
Complejo IV (citocromo oxidasa) Hemo, Cu
Cit.b /Centro Fe-S/ Cit c1
Coenzima Q
Fe/Cu
Fe/Cu
O2
IV
FAD
Fe-SII
Complejo I
NAD UBIQUINONA REDUCTASA Complejo III
CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA Complejo IV
CITOCROMO OXIDASA
Cit.a
Cit a3
Cit.cFeFe-SFe Fe Fe
III
Fumarato
Succinato
Complejo II
SUCCINATO DESHIDROGENASA
NADH
FMN
Fe-SI
NAD+
e-
Complejo I
NAD UBIQUINONA REDUCTASA Complejo III
CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA Complejo IV
CITOCROMO OXIDASA
Complejo I
NAD UBIQUINONA REDUCTASA Complejo III
CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA
Complejo II
SUCCINATO DESHIDROGENASA
Complejo IV
CITOCROMO OXIDASA
Complejo I
NAD UBIQUINONA REDUCTASA Complejo III
CITOCROMO C –COENZIMA Q OXIDO REDUCTASA
Reacciones que proveen de NADH a la cadena respiratoria
• Piruvato deshidrogenasa
• Isocitrato deshidrogenasa
• Malato deshidrogenasa
• a-cetoglutarato deshidrogenasa
Sustrato + NAD+ Producto + NADH + H CR
CICLO DE KREBS
REACCIONES DEL COMPLEJO I
NADH + H+ + FMN → FMNH2 + NAD+
NADH + H+ NAD+ + 2 e- + H+ (Eo= - 0,32 V)
FMN + 2 e- + 2 H+ FMNH2 (Eo= - 0,22 V)
COMPLEJO II
• Succinato-coenzima Q oxidorreductasa• Coenzima: FAD• Proteínas ferrosulfuradas• Transfiere equivalentes de reducción desde succinato a la
coenzima Q
Succinato + E-FAD Fumarato + E-FADH2
E-FADH2 + Prot-Fe+++ E-FAD + Prot-Fe++
Prot-Fe++ + CoQ Prot-Fe+++ + CoQH2
CAMINO DE LOS ELECTRONES desde el COMPLEJO III al O2
CoQH2
CoQ
Cit.b566
Fe+++ Fe++Fe++ Fe+++ Fe+++
Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++ Fe++ Fe+++
Fe++ ½ O2 + H+
H2O
Cit.b562
Fe-SCit.c1
Cit.c
Cit.a.a3
Complejo IVComplejo III
BIBLIOGRAFIA
• “Nutrición”-Texto y Atlas –Autores: Biesalski.Grimm- Ed. Panamericana-Año 2007
• “Química Biológica”- Autor: Antonio blanco- Editorial El Ateneo-Reimpresión 8° edic.-2007
• “Lo Esencial en metabolismo y Nutrición”-Cursos Crash de Mosby- Autor: Sarah Benyon-Ed. Harcourt Brace- 1°Ed. 1998
Top Related