cadena respiratoria

Oxidoreducción

Tema 17: Cadena respiratoria y

fosforilación oxidativa
CONTENIDOS
•Oxidorreducción biológica
•Potencial de oxido-reducción y ∆ de energía libre.
•Cadena respiratoria: composición, organización y localización
•Fosforilación oxidativa: teoría quimiosmótica
• Acoplamiento y rendimiento en la síntesis de ATP.
•ATP-asa mitocondrial

Oxidoreducción

Oxido-reducciónbiológica

Las células oxidan los compuestos orgánicos para generar ATP,
necesario para su trabajo útil.
AH2
A + 2e-+2H+
Perdida de electrones – Oxidación
reducido
oxidado
Ganancia de electrones – Reducción
El flujo de electrones en el metabolismo se canaliza a través de
intermediarios metabólicos hasta transportadores (COENZIMAS REDOX) que
pueden convertir la energía del flujo de e- enenergía química : ATP.
Ejemplo: La glucosa es un nutriente reducido, una fuente de electrones

NAD+
FAD

NADH
FADH2

ATP

Oxidoreducción

Reacciones de oxidación reducción
A + B+

A+ + B

reducido oxidado

oxidado

A: pierde e-, se oxida

Reductor

B: gana e-, se reduce

Oxidante

A (red)
B (ox) + eFe2+ + Cu2+
Fe2+
Cu2+ + e-

reducido

A (ox) + eB (red)
Fe3+ +Cu+
Fe3+ + eCu+

Fe2+ (donador) / Fe3+ (aceptor): par redox conjugado

Oxidoreducción

Potencial de reducción: Eo

Potencial de reducción ( E ): tendencia de un reductor a ceder eEn condiciones estándar ( Eo ):
25º C, 1 atm presión, [oxidante] y [reductor] = 1 M

H+ + e-

Eo = 0 V

½ H2

En condiciones fisiológicas pH = 7 ( Eo´ )

Patrón o par estandar
Eo(H+/1/2H2) = 0,42 V•Tendencia a adquirir e- > par estándar Eo´

+

Mucha afinidad por e- ->OXIDANTE

•Tendencia a adquirir e- < par estándar Eo´

-

Poca afinidad por e- ->REDUCTOR

Los e- fluyen desde la especie con un Eo´ más bajo (- Eº’) a un Eo´´ más alto (+ Eº’),
desde las especies reductoras a las especies oxidantes.

Potencial de reducción e ∆G

Oxidoreducción

[aceptor electrones]
RT
E= Eo +
ln
nF
[donador de electrones]
n = nº de e- cedidos
F = cte de Faraday = 96,48 kJ/mol V
El flujo de e- produce una energía libre (∆
∆G ) capaz de realizar trabajo útil
∆Go´´ es proporcional a ∆Eo´

∆Go´ = - n F ∆E
∆ o´
∆Eo´ +

∆Go´´ -

∆G = - n F ∆E
∆
Reacción espontánea

Oxidoreducción

Respiración mitocondrial
TRANSPORTE ELECTRÓNIC0:
Es un proceso que ocurre en lamitocondria a
través de una serie de transportadores de
electrones (cadena respiratoria) que llevan los edesde los cofactores reducidos (NADH, FADH2)
hasta el O2.

Durante la transferencia de e- desde el NADH o el
FADH2 hasta el O2 se genera flujo de H+ hacia el
espacio intermembranoso, originando una fuerza
protomotriz que acaba con el resultado de la síntesis
de ATP mediante la ….

•La fosforilación oxidativa constituye
la fuente más importante de ATP en
los organismos aeróbicos

Oxidoreducción

Componentes de la cadena respiratoria
Complejos proteicos
Transporte de electrones
desde el NADH

• Complejo I: NADH CoQ oxidorreductasa
• Complejo III: Ubiquinol citocromo c oxidorreductasa
• Complejo IV: Citocromo c oxidasa
Transporte de electrones
desde el FADH2
•Complejo II: Succinato CoQ
reductasa

Oxidoreducción

Componentes de la cadena respiratoria
1 Complejos: proteínas con transportadores de eTransportadores de electrones
2 Coenzimas:
NAD+
NADP+

Coenzimas SOLUBLES de enzimas deshidrogenasas

FMN
FAD

UNIDAS covalentemente a flavoproteínas (grupo prostético)

Quinonas: Transportadores en medio no acuoso (membranas)
Ubiquinona,Co Q, Q
Citocromos:
Proteínas con grupo prostético hemo
Centros ferro-sulfurados
Proteínas con Fe asociado a átomos de S

Oxidoreducción

Coenzimas transportadoras de e- :
NUCLEOTIDOS DE ADENINA
NADH (coenzima soluble)

o

NADH
(reducido)

NAD+
(oxidado)
Adenina

NAD+ + 2H+ + 2e-

AH2 + NAD+

Coenzima de oxidorreductasas o
deshidrogenasas
Responsable entrada e- por el...