Fosforilación Oxidativa
Ideas previas
Planteo de preguntas
• ¿En qué consiste?
• ¿Dónde ocurre?
• ¿Cómo se regula?
• Interacción con otras vías metabólicas
1
Hipótesis quimiosmótica (Peter Mitchell, 1961)
1) Flujo de electrones a través de una cadena de transportadores unidos a una membrana.
2) La energía libre de los procesos de transporte electrónico (exergónicos) es acoplada para el
proceso de trasporte de protones (endergónico) a través de una membrana impermeable a
ellos. Se genera así un potencial electroquímico de membrana.
3) El flujo de protones a través de canales protéicos específicos de membrana provee energía
libre, que es usada para catalizar la síntesis de ATP por una proteína de membrana (ATP
sintasa) que acopla el flujo de protones a la fosforilación del ADP.
2
En eucariotas la PO transcurre en la mitocondria
3
Los electrones pasan a través de una serie de transportadores
ubicados en la membrana interna mitocondrial
4
Cofactores del trasporte electrónico
Transportadores solubles y grupos protéticos
5
Transportadores solubles y grupos protéticos
A
N
H 3C
N
5
H 3C
N
H 3C
N
C
C
1
C
1
N
O
F la v o q u in o n a
(F M N o F A D )
C
N
e-
NH
C
R
NH
C
O
CH2
O
HC
OH
HC
OH
HC
OH
O
H 3C
N
5
N
O
P
O
NH
1
C
N
O
R
NH2
O
C
C
C
H
CH2
O
P
H 3C
H
N
H
+
-O
+
H
C
5
C
O
H 3C
B
O
F la v o s e m iq u in o n a
.
.
(F M N o F A D )
N
HC
O
CH2
N
O
C H
CH
O
N
H C
H 3C
H
N
H 3C
N
5
H
H
OH
OH
C
NH
C
C
1
C
N
H
R
F M N (e n n e g ro ) o F A D (e n n e g ro y a zu l)
lo s á to m o s re a c tivo s e s tá n e n ro jo
+
O
H
e-
F la v o h id ro q u in o n a
(F M N H 2 o F A D H 2 )
6
Centros hierro-azufre
7
Complejo I
NADH + Q + 5H+N => NAD+ + QH2+ 4H+P
8
¿Como llega la quinona al sitio redox?
•
Zickermann et al., 2009
9
¿Por dónde pasan los protones?
Zickermann et al., 2009
•
•
•
Las subunidades ND2, ND4 y ND5 contienen muchas alfa hélices.
Un glutamato (E) y una lisina (K) muy conservados.
Subunidades homólogas a antiportador Na+/H+ de bacterias.
10
Efremov et al., mayo 2010
Figure 4 | Proposed model of proton translocation by complex I. NADH, via FMN (magenta), donates two
electrons to the chain of Fe-S clusters (red and yellow spheres), which are passed on (blue line), via
terminal cluster N2, to the quinone (dark blue, moved out of the membrane by about 10A ° ). Electron
transfer is coupled to conformational changes (indicated by arrows) in the hydrophilic domain,
observed13 for Nqo4 four-helix bundle (green cylinders) and Nqo6 helix H1 (red). These changes are
transmitted to the amphipathic helix HL (magenta), which tilts three discontinuous helices (red) in
antiporter-like subunits, changing the conformation of ionizable residue inside respective proton
channels, resulting in translocation of three protons. The fourth proton is translocated at the interface
of the two main domains. The hydrophilic domain surface is shown in grey, whereas the membrane11
domain surface is coloured as in Fig. 3.
Modelo de Bombeo de protones en el complejo I
Tomoko Ohnishi Nature 465, 428–429 (27 May 2010)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959440X11001060
12
Complejo II
13
Complejo I y complejo II
14
Complejo III
15
Complejo III, ciclo Q
16
Complejo IV
17
Fuerza protón motriz
18
ATP sintasa
19
Mecanismo ATP sintasa
20
Transporte de nucleótidos y fosfatos
21
¿Cómo llegan los electrones del NADH a la matriz mitocondrial?
22
Misceláneas: ATP sintasa durante hipoxia
23
“Hot in the city tonight” Billy Idol
24
Generación de calor en mamíferos
25
FIN
26
Cadena de transporte de electrones en eubacterias (E. Coli)
27
Cadena de transporte de electrones en bacterias
quimioautotróficas
28
Demostración experimental de la Fo y gamma
Direct observation of the rotation of F1-ATPase.
Noji H, Yasuda R, Yoshida M, Kinosita K Jr.
Nature. 1997. 386, 299-302.
29
Mecanismo catalítico de la F1
30
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