T7, Cadena respiratòria i fosforilació oxidativa (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2013
Páginas 20
Fecha de subida 30/03/2015
Descargas 15
Subido por

Vista previa del texto

T. 7 Cadena respiratòria i fosforilació oxidativa Fosforilació oxidativa - Entrada d’electrons a la cadena de transport (NADH/FADH2) - Cadena respiratòria -Complexes i transportadors electrònics de la cadena respiratòria -Transferència dels transportadors d’electrons a les mitocòndries Fotosíntesi - Unitats funcionals de la fotosíntesi i reaccions de la fase llumínica - Transport no cíclic i transport cíclic - Fase fosca  Cadena de transport electrònic mitocondrial i electrofosforilació En els organismes aeròbics totes les etapes enzimàtiques de la degradació de sucres, greixos i aminoàcids convergeixen en la fase final de la respiració cel·lular en la que els es- flueixen des dels substrats orgànics fins a l'oxigen, donant energia per generar ATP a partir de l'ADP i P O2 -Molt abundant -Difon fàcilment a través de les membranes -És molt reactiu: bon acceptor d’electrons Els replegaments de la membrana mitocondrial donen més superfície per al transport d’electrons.
Les cadenes de transport electrònic es basen en l’encadenament de reaccions redox que individualment impliquen la transferència d’electrons, ions hidrur o ions hidrogen i electrons de forma simultània.
Transport d’electrons dels coenzims reduïts a l’oxigen: els electrons flueixen pels transportadors.
Potencial de reducció (E) Tendència a reduir-se (o a captar electrons) Nº d’electrons que es transfereixen Constant de Faraday ΔG0’= -nF ΔE0’ Per a què sigui espontània, ΔE >0 Les substàncies amb potencial de reducció més negatiu (menys positiu) rebran electrons de una substància amb potencial més positiu Cadena de transport: reaccions redox encadenades El NADH és l’agent reductor fort L’oxigen és l’agent oxidant fort.
Cadascuna de les reaccions redox acoblades en el transport electrònic biològic comporta la transferència d’electrons des de una parella redox a una altra de potencial de reducció major  Complexes i transportadors electrònics de la cadena respiratòria Elements de la cadena respiratòria: - Complexes multienzimàtics - Transportadors electrònics NADH i NADH deshidrogenasa (ó NADH-CoQ reductasa) L’NADH s’oxida en el complexe I: - Complexe multienzimàtic - > 20 polipèptids diferents - Conté FMN - Conté diversos nuclis Fe-S FMN: Flavat mononucleòtid El complexe I bombeja els protons a l’espai intermembranós.
Del complexe I, els electrons passen al coenzim Q.
FADH i succinat deshidrogenasa (ó succinat-CoQ reductasa) El FADH2 s’oxida en el complexe II: - Format per succinat DH i ferredoxines - També transfereix els electrons al coenzim Q Altres flavoproteïnes també poden cedir electrons al CoQ És l’únic complexe que no bombeja protons.
Ubiquinona o coenzim Q -Benzoquinona lligada a diferents unitats de isoprè -La cua apolar permet la difusió ràpida a través de la membrana -Transporta els electrons (1 o 2) del complexe I i II als citocroms (complexe III) D’isopré n’hi ha: 10 en els mamífers 6 en els bacteris El complexe III conté varies subunitats, citocroms i nuclis Fe-S Citocroms: proteïnes de transport electrònic amb un grup prostètic hemo N’hi ha tres tipus, a, b i c segons les longituds d’ona a què absorbeixen.
Reducció: Fe (III) + e- → Fe (II) La transferència d’electrons del coQ al citocrom c mediada pel complexe III és un procés complex.
El ferro del grup hemo en les hemoglobines es manté intacte, en canvi, en els citocroms aquest ferro si que reacciona.
S’oxida i es redueix.
El citocrom C és una oxidoreductasa.
Està unit de manera laxa a la cara externa de la membrana mitocondrial interna.
Complexe IV: citocrom oxidasa - Conté varies subunitats, citocroms a i a3, i nuclis Fe-Cu - El complexe multiproteic citocrom oxidasa (complexe IV) redueix l’oxigen a aigua.
- Bombeja protons a l’espai intermembranós - S’inhibeix al·lostèricament per ATP  En resum fins aquí… Síntesi d’ATP Complexe V, canal F0, ATP sintasa Fosforilació oxidativa La cadena respiratòria mitocondrial Fosforilació a nivell de substrat: S’acoplen reaccions per a que ΔG<0 Teoria quimiosmòtica (1961 Peter Mitchell).
Síntesi de ATP (complexe V, canal Fo, ATP sintasa) On té lloc l’activitat L’ATPasa s’activa amb ADP i P, en canvi, quan ja hi ha molta concentració d’ATP, s’inhibeix.
Els es són transferits des de NADH i FADH2 a l'O2 a través de la cadena de transport mitocondrial (es reoxiden a NAD+ i FAD) i l'energia és utilitzada per fer un gradient de protons que s'utilitzarà per sintetitzar ATP 1 NADH → 2e → 3ATP (quocient P/O) 1 FADH2 → 2 ATP (dona menys ATP ja que en el complexe II no es bombegen H +)  Transferència dels transportadors d’electrons a la cadena respiratòria.
Certes reaccions del metabolisme tenen lloc a l’interior de la mitocòndria Però altres reaccions metabòliques es donen al citosol, i la membrana mitocondrial interna és impermeable a l’NADH.
Les llançadores permeten transportar el NADH.
Llançadora de malat-aspartat Més complexa que la de glicerofosfat Més eficaç energèticament Més activa en fetge, cor i ronyó Llançadora de glicerofosfat Més activa en cervell i múscul esquelètic  Fotosíntesis Fase lumínica Fotofosforilació Fase fosca o La fotosíntesis té lloc al cloroplast En els tilacoides té lloc la Cadena de transport electrònic Antenes: absorció fotons llum visible Centres de reacció: l’energia electromagnètica captada per les antenes provoca una separació de càrregues o Reaccions de la fase lumínica  Complexos antena i centre de reacció Són complexos que contenen clorofil·les i pigments.
 Pigments Ajuda a la interacció amb lípids de membrana Les clorofiles a i b són les més abundants en plantes Els pigments contenen cromòfors: parts que absorbeixen la llum Pigments accessoris  Fotosistemes Fotosistema I - Complexe de moltes subunitats transmembrana - > 200 molècules de clorofil·la a - 2 molècules de clorofil·la a en el centre de reacció - Altres transportadors: A0 (clorofil·la), A1 i Fx (centres Fe-S) - Ferredoxina: proteïna hidrosoluble mòbil - Cedeix els electrons a una oxidoreductasa Fotosistema II - Complexe de moltes proteïnes i pigments transmembrana - Centre de reacció: 2 polipèptids, citocrom b559, dues clorofil·les a - El complexe formadors de O2 té manganès - Altres pigments: feofitina ( ~ clorofil·la), PQ A i B ( ~ ubiquinona).
- Complexe citocrom b6f - Transferir electrons de PSII a PSI - Té complexe Fe-S - Transfereix electrons a la plastocianina (proteïna hidrosoluble amb Cu) - Bombeja protons Unitats funcionals de la fotosíntesi: ATP sintasa: fotofosforilació - Molt semblant a la mitocondrial - Subunitat ATPasa dins l’estroma - Subunitat de bombeig de protons de la llum Transport electrònic no cíclic Transport electrònic cíclic - Utilitza els elements del PSI - Regulat pel quocient NADPH/NADP+ - No allibera oxigen (perquè no hi ha fotòlisi de l’aigua) ni es produeix NADPH (no hi ha reducció del NADP+) - Es genera gradient protònic que assegura ATP (fosforilació cíclica) La ferredoxina passa els electrons al complex.
Si el quocient NADPH/NADP+ és elevat, el transport està activat, per tant podem bombejar protons al complex, i aquest bombeig proporciona energia.
o Fase Fosca El CO2 atmosfèric s’incorpora a un sucre de tres carbonis.
CO2 + 6NADPH + 9 ATP → GAPDH + 6 NADP + + 9 ADP + 8 Pi S’utilitza l’ATP i el NADH obtingut en la fase lluminosa per la síntesis de matèria orgànica a partir de la matèria inorgànica.
Aquesta síntesis s’anomena cicle de Calvin, i té lloc en l’estroma.
Procés: 1. Fixació del CO2 amb la ribulosa 2. Reducció del CO2 fixat ...