1 MORFOFISIOLOGÍA HUMANA I.PRIMER TRIMESTRE. PRIMER AÑO. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 2.

2 ACTIVIDAD ORIENTADORA 7. COMPONENTES MOLECULARESTEMA 1: CÉLULA. ACTIVIDAD ORIENTADORA 7. TÍTULO: COMPONENTES MOLECULARES METABOLISMO Y RESPIRACIÓN CELULAR. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 3.

3 Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 4. Saludos para todos. En la actividad anterior orientamos el estudio de las características estructurales y funcionales de las membranas biológicas. Las mismas participan de forma importante en la obtención de energía metabólicamente útil en nuestras células. La producción de esta energía en los procesos de la respiración celular será objeto de estudio de la actividad orientadora de hoy.

4 SUMARIO Metabolismo celular. Aspectos generales.Respiración celular. Procesos que la integran. Localización celular. Ciclo de Krebs. Origen de la acetil CoA. Regulación. Funciones. Transporte de electrones. Organización estructural y funcional de sus componentes. Formación del gradiente electroquímico. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 5. Objetivos: Explicar el significado biológico de la respiración celular, teniendo en cuenta los eventos que caracterizan al ciclo de Krebs, el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, a partir de las características estructurales de sus componentes moleculares, auxiliándose de la bibliografía básica y complementaria, en función de la formación del médico integral comunitario. Explicar los mecanismos que garantizan el control de la respiración celular a nivel molecular, así como el modo de acción y efectos de los agentes que la modifican, vinculándolos con la práctica médica, auxiliándose de la bibliografía básica y complementaria, en función de la formación del médico integral comunitario. Para decir: Al concluir el estudio de los contenidos de la actividad orientadora de hoy serán capaces de: Explicar el significado biológico de la respiración celular, teniendo en cuenta los eventos que caracterizan al ciclo de Krebs, el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, a partir de las características estructurales de sus componentes moleculares, así como Los mecanismos que garantizan el control de la respiración celular a nivel molecular y los agentes que los modifican, vinculándolos a la práctica médica. Fosforilación oxidativa. Teoría quimiosmótica. Unidad funcional de los procesos que integran la respiración celular. Regulación.

5 METABOLISMO Es un proceso continuo de intercambio de materias con el medio exterior, que comprende múltiples reacciones para la transformación de sustancias provenientes del entorno en otros compuestos y energía, que son necesarias para el funcionamiento celular, al mismo tiempo que realiza la eliminación de sustancias no aprovechables y de energía en forma de calor al medio. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 6. El metabolismo es un proceso continuo de intercambio de materias con el medio exterior, que comprende múltiples reacciones para la transformación de sustancias provenientes del entorno en otros compuestos y energía, que son necesarias para el funcionamiento celular, al mismo tiempo que realiza la eliminación de sustancias no aprovechables y de energía en forma de calor al medio.

6 FUNCIONES DEL METABOLISMOIncorporación de los nutrientes. Obtención de la energía química necesaria para la vida. Síntesis y degradación de las biomoléculas. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 7. Podemos decir que el metabolismo sustenta las funciones de: Incorporación de los nutrientes. Obtención de la energía química necesaria para la vida a partir de la degradación de sustancias provenientes del medio o del propio organismo. Síntesis y degradación de las distintas biomoléculas requeridas en las funciones estructurales y especiales y Eliminación de las sustancias de desecho. Eliminación de las sustancias de desecho.

7 MOLÉCULA COMPLEJA ANABOLISMO CATABOLISMO ADP + Pi ATP COFACTORPrimer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 8. Al analizar las funciones del metabolismo, es evidente que existen dos vertientes contrarias entre sí, el anabolismo y el catabolismo, pero que se complementan íntimamente y no pueden existir de forma independiente: El anabolismo; que comprende las reacciones que transforman los compuestos menos complejos en otros de mayor complejidad, consumiendo energía y estas reacciones son por lo general endergónicas. En el anabolismo los compuestos se reducen y los cofactores se oxidan. Por su parte el catabolismo; comprende las reacciones que transforman los compuestos más complejos en otros de menor complejidad, liberando energía, por lo que son generalmente exergónicas. En esta vertiente los compuestos degradados se oxidan y los cofactores se reducen. COFACTOR H2 MOLÉCULA SENCILLA ANABOLISMO CATABOLISMO

8 VERTIENTES DEL METABOLISMOCATABOLISMO ANABOLISMO Se transforman compuestos más complejos en otros menos complejos. Se libera energía. Los compuestos degradados se oxidan y los cofactores se reducen. Se transforman compuestos menos complejos en otros más complejos. Se consume energía. Los compuestos se reducen y los cofactores se oxidan. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 9. El resumen de las características e interrelación entre las vertientes del metabolismo se muestra en este cuadro. Música maestro.

9 ORGANIZACIÓN DEL METABOLISMOVías Metabólicas Se dispone en vías o ciclos metabólicos. Reacciones sucesivas. Transformación gradual de las sustancias. Existe un metabolito inicial, otro final y entre ellos metabolitos intermediarios. Cada vía cumple determinadas funciones. Las reacciones sucesivas están catalizadas por enzimas. Las vías están reguladas. Al menos una reacción es irreversible. Localización celular característica. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 10. Tanto los procesos catabólicos como anabólicos se organizan formando vías o ciclos metabólicos, que tienen características similares: Las reacciones se suceden unas a otras y las transformaciones ocurren de forma gradual. Comenzando con una sustancia inicial, que se va transformando paso a paso en el producto final. Entre los metabolitos inicial y final se encuentran los metabolitos intermediarios. Cada vía cumple determinadas funciones, como pueden ser la obtención de energía metabólica o la síntesis de una molécula. Las reacciones sucesivas están catalizadas por enzimas. Las vías están reguladas generalmente en una de las reacciones iniciales. Al menos una reacción de la vía o ciclo es irreversible. Tienen localización celular característica. Participan cofactores y…. La vía puede ser anabólica o catabólica. A continuación observarán el esquema de una vía metabólica.

10 VÍAS METABÓLICAS (-) ATP ADP E1 E2 E3 E4 A B C D E Primer Trimestre.Orientadora 7. Diapositiva 11. En las vías metabólicas se determinan fácilmente el sustrato inicial y el producto final. Observen que la reacción catalizada por la enzima E2 es irreversible, lo que constituye un punto de regulación de esta vía, siendo inhibida por el producto final E. También se observa la participación de cofactores como el ATP. E1 E2 E3 E4

11 CICLOS METABÓLICOS E1 ADP ATP E5 E2 E3 E4 B C A E D Primer Trimestre.Orientadora 7. Diapositiva 12. En este esquema se representa un ciclo metabólico. Constituye una secuencia cerrada de reacciones, el producto de cada reacción siempre es el sustrato de la siguiente, siendo difícil precisar el sustrato inicial y el producto final. Una vez orientados los contenidos de los aspectos generales del metabolismo, comenzamos el estudio de la respiración celular. E3 E D E4

12 RESPIRACIÓN CELULAR Es un proceso que ocurre en las mitocondrias, mediante el cual la energía química contenida en los nutrientes es convertida en ATP, dióxido de carbono, agua y calor. Comprende tres etapas: El ciclo de Krebs. La cadena transportadora de electrones. La fosforilación oxidativa. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 13. La respiración celular es un proceso localizado en las mitocondrias, mediante el cual la energía química contenida en los nutrientes es convertida en ATP, dióxido de carbono, agua y calor. Comprende tres etapas: El ciclo de Krebs. La cadena transportadora de electrones y La fosforilación oxidativa. Al conjunto de los últimos dos procesos se le denomina cadena respiratoria. Antes de comenzar con el estudio del ciclo de Krebs, abordaremos el origen y destino de su principal alimentador que es la Acetil coenzima A.

13 ORÍGENES Y DESTINOS DEL ACETIL CoAÁcidos grasos Glúcidos Aminoácidos Acetil CoA Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 15. Producto de la degradación de los glúcidos, aminoácidos y ácidos grasos se obtiene la acetil coenzima A, que será degradada en el ciclo de Krebs. Este compuesto participa además en la síntesis de colesterol, ácidos grasos y cuerpos cetónicos. Colesterol Ácidos grasos Cuerpos cetónicos

14 CICLO DE KREBS Vía metabólica cíclica en la cual el grupo acetilo de la acetil CoA proveniente del catabolismo de glúcidos, lípidos y aminoácidos se degrada totalmente hasta dos moléculas de dióxido de carbono y cuatro pares de hidrógenos en forma de cofactores reducidos, que pasan posteriormente a la cadena respiratoria. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 14. El ciclo de Krebs, ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico, es una vía metabólica en la cual el grupo acetilo de la acetil CoA proveniente del catabolismo de glúcidos, lípidos y aminoácidos se degrada totalmente hasta dos moléculas de dióxido de carbono y cuatro pares de hidrógenos en forma de cofactores reducidos, que pasan posteriormente a la cadena respiratoria. Por tanto es la vía degradativa final del metabolismo de glúcidos, aminoácidos y ácidos grasos. Su localización celular es la matriz mitocondrial, excepto la reacción de la deshidrogenasa succínica, que se encuentra en la membrana mitocondrial interna, formando parte de uno de los complejos de la cadena respiratoria. A continuación orientaremos la secuencia de reacciones del ciclo de Krebs.

15 REACCIÓN DE LA SINTETASA CÍTRICAO CH 2 H Ácido oxalacético COOH C COOH HO H Ácido cítrico Acetil CoA HS CoA Sintetasa cítrica Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 16. Esta reacción condensa el ácido oxalacético, metabolito inicial del ciclo con la acetil CoA, formando ácido cítrico. Observen que es una reacción irreversible y constituye una de las más importantes en la regulación del ciclo. La disponibilidad de ácido oxalacético determina la velocidad del ciclo. A continuación el ácido cítrico se transforma en ácido isocítrico.

16 REACCIÓN DE LA DESHIDROGENASA ISOCÍTRICACOOH HO H Ácido isocítrico CO2 + NAD NADH.H+ COOH C CH O 2 Ácido alfa-ceto-glutárico CH2 Deshidrogenasa isocítrica Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 17. La reacción de la deshidrogenasa isocítrica es un importante punto de regulación del ciclo. En ella el ácido isocítrico se descarboxila convirtiéndose en ácido alfa-ceto-glutárico y el NAD oxidado se reduce.

17 REACCIÓN DE LA DESHIDROGENASA ALFA-CETO-GLUTÁRICANAD NADH.H+ Deshidrogenasa alfa-ceto-glutárica CO2 HS CoA + COOH C CH O 2 Ácido alfa-ceto-glutárico CH2 CH 2 CH2 COOH Succinil CoA C O CoA Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 18. El ácido alfa-ceto-glutárico se descarboxila oxidativamente por la acción de la enzima deshidrogenasa alfa-ceto-glutárica y se transforma en succinil- CoA. En esta reacción se reduce una molécula de NAD oxidado y se libera dióxido de carbono.

18 REACCIÓN DE LA SUCCINIL-CoA SINTETASAGDP Succinil CoA sintetasa GTP HS CoA P + CH 2 CH2 COOH Succinil CoA C O CoA CH 2 CH2 COOH Ácido succínico Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 19. A continuación el succinil CoA, se transforma en ácido succínico por la acción de la enzima succinil CoA sintetasa. La energía liberada en esta reacción por la ruptura del enlace tioéster del succinil CoA se utiliza para la síntesis de una molécula de GTP, mediante el mecanismo de fosforilación a nivel de sustrato, Se entiende por fosforilación a nivel de sustrato al proceso de síntesis de ATP o sus equivalentes, mediante la transferencia de energía de un enlace presente en un sustrato, sin la participación de la fosforilación oxidativa. El GTP es equivalente a un ATP.

19 REACCIÓN DE LA DESHIDROGENASA SUCCÍNICACH 2 CH2 COOH Ácido succínico CH COOH Ácido fumárico FAD Deshidrogenasa succínica FADH2 Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 20. El ácido succínico por acción de la deshidrogenasa succínica se oxida, transformándose en ácido fumárico. En esta reacción se reduce una molécula de FAD. A continuación el ácido fumárico se transforma en ácido málico.

20 REACCIÓN DE LA DESHIDROGENASA MÁLICACH 2 H Ácido oxalacético COOH C CH2 COOH Ácido málico H HO NAD+ Deshidrogenasa málica NADH.H+ Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 21. El ácido málico por la acción de la enzima deshidrogenasa málica se transforma en ácido oxalacético, con lo cual se completa el ciclo. En esta reacción se produce una molécula de NAD reducido. Orientaremos a continuación el rendimiento energético del ciclo de Krebs.

21 RENDIMIENTO ENERGÉTICO DEL CICLO DE KREBSREACCIÓN COFACTOR RENDIMIENTO Deshidrogenasa isocítrica NADH.H+ 2,5 ATP Deshid. alfacetoglutárica NADH.H+ 2,5 ATP Succinil CoA sintetasa 1 GTP 1,0 ATP Deshid. succínica FADH2 1,5 ATP Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 21. Si estudiamos las reacciones del ciclo, observarán que en el mismo se obtienen cofactores reducidos, que serán utilizados posteriormente en la cadena respiratoria para la síntesis de ATP. Como se observa, en la degradación del grupo acetilo del acetil CoA se obtienen 10 ATP, uno de los cuales es sintetizado en el propio ciclo por el mecanismo de fosforilación a nivel de sustrato y el resto en la cadena respiratoria. Observen que por cada NAD reducido se produce 2.5 ATP, mientras que por cada FAD reducido se obtiene 1.5 ATP. Deshidrogenasa málica NADH.H+ 2,5 ATP TOTAL 10 ATP

22 RELACIONES METABÓLICASÁcidos grasos Aminoácidos Ácido oxalacético Acetil - CoA NADH Glucosa NAD Ácido cítrico Ácido málico CICLO DE KREBS Ácido fumárico Ácido isocítrico NAD FADH NADH Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 23. Como ya conocen, los glúcidos, lípidos y aminoácidos al degradarse se incorporan al ciclo de Krebs en forma de acetil CoA o de algunos de sus metabolitos intermediarios. Estos son también metabolitos iniciales de vías anabólicas: El ácido cítrico participa en la síntesis de ácidos grasos. El ácido alfa-ceto-glutárico en la síntesis de aminoácidos. El succinil CoA en la síntesis del grupo hemo. El ácido málico en la síntesis de glúcidos y…. El ácido oxalacético en la síntesis de aminoácidos Al analizar estas relaciones metabólicas, podemos decir que el ciclo de Krebs es la vía central del metabolismo, ya que permite relacionar las vías anabólicas y catabólicas. La participación de sus metabolitos en diferentes vías metabólicas, hace que la concentración de los mismos varíe según las condiciones del metabolismo, de ahí que sea necesario un mecanismo que mantenga dentro de límites normales la concentración de los metabolitos del ciclo. FAD Ácido succínico Ácido alfacetoglutárico NAD GTP Succinil - CoA GDP NADH Aminoácidos Grupo hemo

23 Anaplerosis ANAPLEROSISMecanismo que mantiene el nivel fisiológico de los metabolitos intermediarios del ciclo. C O CH 2 H ADP + Ácido oxalacético COOH C O CH 3 Ácido pirúvico + CO2 ATP Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 24. La anaplerosis es el mecanismo que mantiene el nivel fisiológico de los metabolitos intermediarios del ciclo, ya que los mismos participan en vías de síntesis de otros compuestos. La principal enzima anaplerótica del ciclo es la carboxilasa pirúvica, que transforma el ácido pirúvico en ácido oxalacético. Resumiremos a continuación las funciones del ciclo. Carboxilasa pirúvica

24 FUNCIONES DEL CICLO DE KREBSObtención de energía por la degradación de la acetil CoA. Sus metabolitos intermediarios participan en procesos anabólicos. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 25. El ciclo de Krebs cumple las funciones de: Obtención de energía mediante la degradación total del acetil CoA proveniente del catabolismo de los glúcidos, lípidos y aminoácidos. Sus metabolitos intermediarios participan en procesos anabólicos, por ejemplo: el ácido cítrico en la síntesis de ácidos grasos y el succinil CoA en la del grupo hemo. Al poseer características catabólicas y también anabólicas, se plantea que el ciclo de Krebs tiene carácter anfibólico.

25 REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBSSintetasa cítrica: Disponibilidad de acetil CoA. Disponibilidad de ácido oxalacético. Deshidrogenasa isocítrica: Activada por ADP. Inhibida por ATP. Inhibida por NADH.H+ Deshidrogenasa alfa-ceto-glutárica: Inhibida por succinil CoA. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 26. El ciclo de Krebs se regula por diversos mecanismos, incluso por reacciones que no pertenecen al mismo. Orientaremos el estudio de los puntos de regulación más importantes A nivel de la sintetasa cítrica, que varía su actividad en dependencia de la disponibilidad de acetil CoA y ácido oxalacético. Este último es muy importante y su concentración varía según las condiciones fisiológicas y la relación entre el NAD reducido y el oxidado. A nivel de la deshidrogenasa isocítrica, que es activada alostéricamente por el ADP e inhibida por el ATP y el NAD reducido. A nivel de la deshidrogenasa alfa-ceto-glutárica, que se inhibe por el succinil CoA y el NAD reducido. En el ciclo de Krebs, se obtienen cofactores reducidos, los mismos son reoxidados en la cadena transportadora de electrones para la obtención de energía.

26 CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONESProceso mediante el cual los equivalentes de reducción de los cofactores reducidos, provenientes del ciclo de Krebs y otras vías metabólicas, reaccionan con el oxígeno de forma gradual, formando agua y liberando energía. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 27. La cadena transportadora de electrones es el proceso mediante el cual los equivalentes de reducción, es decir, los hidrógenos o electrones de los cofactores reducidos, provenientes del ciclo de Krebs y otras vías metabólicas, reaccionan con el oxígeno de forma gradual, formando agua y liberando energía. La energía liberada se dispone en forma de un gradiente de protones entre las dos caras de la membrana mitocondrial interna. Para comprender cómo se origina el gradiente de protones, estudiaremos los transportadores de la cadena.

27 TRANSPORTADORES DE LA CADENADE HIDRÓGENO DE ELECTRONES Coenzima Q Flavoproteínas Citocromos Ferrosulfoproteínas Cuproproteínas Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 28. En la cadena transportadora de electrones ocurren una serie de reacciones de oxidación-reducción de forma secuencial. Los transportadores que intervienen en ella son de dos tipos: Los que transportan hidrógeno, como la coenzima Q y las flavoproteínas y Los que transportan electrones, que son los citocromos, las ferrosulfoproteínas y las cuproproteínas. Cada uno de estos transportadores presenta una afinidad característica por los electrones, que se expresa en forma de un potencial de reducción y se disponen en forma de complejos. Los electrones van pasando de un complejo a otro hasta llegar al oxígeno, sustancia que presenta el potencial más positivo. Un esquema de la disposición de los complejos se muestra a continuación.

28 CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONESI III Co Q Cit c IV II Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 29. Observen que los equivalentes de reducción se incorporan a la cadena transportadora de electrones por dos sitios: El NAD reducido a través del complejo I, que se denomina NAD reducido-coenzima Q reductasa y…. El FAD reducido a través del complejo II, que se denomina succínico-coenzima Q reductasa. Ambos complejos entregan sus equivalentes a la coenzima Q que los cede al complejo III o coenzima Q reducida-citocromo c reductasa. El complejo III da sus electrones al citocromo c, el que posteriormente los entrega al complejo IV o citocromo oxidasa. Finalmente el complejo IV los cede al oxígeno formándose agua. La gran cantidad de energía que cede al medio la formación de agua, al distribuirse entre los transportadores se libera de forma gradual, facilitando su utilización por la célula, lo que constituye su importancia biológica. Ácido fumárico Ácido succínico

29 DISPOSICIÓN DE LOS COMPLEJOSEspacio intermembranoso Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 30. En el esquema se muestra la disposición de los complejos en la membrana mitocondrial interna. Observen que el tamaño de los complejos los sitúa en posiciones fijas dentro de la membrana y que los equivalentes de reducción pasan de uno a otro mediante la coenzima Q y el citocromo c, que son moléculas pequeñas. El transporte electrónico provoca un bombeo de protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembranoso de la forma que se muestra. Como resultado del mismo se genera una diferencia de pH y de cargas eléctricas entre la matriz mitocondrial y el espacio intermembranoso, siendo positiva la parte del espacio intermembranoso. La combinación de la diferencia de pH y de potencial eléctrico recibe el nombre de fuerza protón motriz. Estudiaremos ahora como se utiliza esta fuerza para sintetizar ATP. OH- H+ OH- H+ H+ OH- H+ H+ OH- OH- OH- H+ Matriz

30 FOSFORILACIÓN OXIDATIVAEs el proceso de síntesis de ATP que se produce de forma acoplada al transporte de electrones en la membrana interna de la mitocondria. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 31. La fosforilación oxidativa es el proceso de síntesis de ATP, que se produce de forma acoplada al transporte de electrones en la membrana interna de la mitocondria. Se ha comprobado que el sitio de síntesis de ATP es el complejo V de la cadena respiratoria o ATP sintetasa. En la siguiente microfotografía eléctrónica, pueden observar este complejo.

31 Membrana interna ATP sintetasa Matriz mitocondrial Espaciointermembranoso Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 32. Observen la disposición del complejo unido a la membrana interna hacia la matriz mitocondrial. A continuación se muestra un esquema de la ATP sintetasa. Matriz mitocondrial

32 ESTRUCTURA DE LA ATP SINTETASACabeza Cuello Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 33. Como se observa, el complejo V o ATP sintetasa está formado por tres porciones: La cabeza, llamada subunidad F1, sitio donde se sintetiza el ATP. El cuello, que une la cabeza con la membrana y….. La base, que se encuentra dentro de la membrana y que es por donde pasan los protones desde el espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial. El paso de los protones a través de dicha enzima, desde el espacio intermembranoso hasta la matriz mitocondrial se acopla a la síntesis de ATP. La forma en que se produce el transporte de los equivalentes de reducción hasta el oxígeno y el proceso de síntesis de ATP se resumen en el próximo esquema. Base

33 FUNCIONAMIENTO DE LA CADENA RESPIRATORIAH H Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 34. El paso de los equivalentes de reducción hasta el oxígeno se representa en la línea roja. Observen que los complejos bombean protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembranoso. El paso de los protones hacia la matriz mitocondrial por la ATP sintetasa, se acopla con la síntesis de ATP. H H H H H H Matriz

34 COMPLEJOS DE LA CADENA RESPIRATORIAI. NADH-CoQ reductasa. II. Succínico-CoQ reductasa. III. CoQH2 (Citocromo c reductasa). IV. Citocromo c oxidasa. Transportadores de Electrones Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 35. En esta imagen se resumen los complejos de la cadena respiratoria y su función. Síntesis del ATP V. Complejo ATP sintetasa

35 TEORÍA QUIMIOSMÓTICA El transporte de electrones por los complejos de la cadena respiratoria, crea un gradiente de protones. La membrana interna de la mitocondria es impermeable a los protones. Los transportadores de electrones están organizados en la membrana de forma vectorial de modo que los protones son extraídos de la matriz hacia el espacio intermembranoso. La ATPasa está situada vectorialmente en la membrana y libera el ATP sintetizado por ella hacia la matriz. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 36. Lo explicado anteriormente con respecto a la síntesis de ATP, se resume en los planteamientos de la teoría quimiosmótica de la fosforilación oxidativa, que plantea que: Al ser transportados los electrones por los complejos de la cadena respiratoria, se crea un gradiente de protones. La membrana interna de la mitocondria es impermeable a los protones. Los transportadores de electrones están organizados en la membrana de forma vectorial de modo que los protones son extraídos de la matriz hacia el espacio intermembranoso y así se genera un gradiente y…. La ATP sintetasa está empotrada en la membrana y situada vectorialmente. La misma libera el ATP sintetizado por ella hacia la matriz.

36 REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN CELULARA nivel del ciclo de Krebs Disponibilidad de acetil CoA y de ácido oxalacético. Relación ATP/ADP. A nivel de la ATP sintetasa Inhibida por Ca2+, pobre gradiente protónico y relación ATP/ADP alta. A nivel de la cadena transportadora de electrones Disponibilidad de cofactores reducidos. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 37. La regulación de la respiración celular se efectúa a varios niveles: A nivel del ciclo de Krebs depende de la disponibilidad de acetil CoA y de ácido oxalacético. Además, la relación ATP/ADP regula la actividad de la deshidrogenasa isocítrica y la deshidrogenasa alfacetoglutárica. A nivel de la ATP sintetasa, que se inhibe por la presencia de iones de calcio, pobre gradiente protónico y relación ATP/ADP alta. También influye la actividad de la cadena transportadora de electrones, que es regulada por la disponibilidad de cofactores reducidos.

37 EFECTOS DE LOS INHIBIDORES DE LA CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONESDetención del consumo de oxígeno. Detención de la formación de agua. Detención de la oxidación de los sustratos. Detención de la síntesis de ATP. Disipación del gradiente de protones. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 38. Hay sustancias que inhiben la cadena transportadora de electrones, porque se unen a uno de los transportadores impidiendo su funcionamiento. Un ejemplo lo constituye el cianuro. Los inhibidores del transporte de electrones detienen: El consumo de oxígeno. La formación de agua. La oxidación de los sustratos. La síntesis de ATP y Disipan el gradiente de protones. Deben profundizar el mecanismo por el cual se producen estos cambios siguiendo las orientaciones del CD de la asignatura.

38 EFECTOS DE LOS INHIBIDORES DE LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVADetención del consumo de oxígeno. Detención de la formación de agua. Detención de la oxidación de los sustratos. Detención de la síntesis de ATP. Se alcanza el pH límite. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 39. Por otra parte la fosforilación oxidativa es inhibida por sustancias como la oligomicina, que inactivan la ATP sintetasa. Estas sustancias detienen: El consumo de oxígeno. La formación de agua. La oxidación de los sustratos. La síntesis de ATP y Se alcanza el pH límite, que es la máxima diferencia de pH entre las dos caras de la membrana mitocondrial interna. Deben profundizar el mecanismo por el cual se producen estos cambios siguiendo las orientaciones del CD de la asignatura.

39 EFECTOS DE LOS DESACOPLADORES DE LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVAAumento del consumo de oxígeno. Aumento de la formación de agua. Aumento de la oxidación de los sustratos. Detención de la síntesis de ATP. Disipación del gradiente de protones. Liberación de energía en forma de calor. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 40. Los desacopladores de la fosforilación oxidativa son sustancias que hacen permeable la membrana mitocondrial interna a los protones, disipando su gradiente, provocando: Aumento del consumo de oxígeno, De la formación de agua, De la oxidación de los sustratos, Detención de la síntesis de ATP, Disipación del gradiente de protones y Liberación de energía en forma de calor. Entre estas sustancias se encuentran el dicumarol y el 2-4 dinitrofenol. Hay que señalar que también existen desacopladores fisiológicos, que ayudan a regular la temperatura corporal, como es el caso de las hormonas tiroideas. Deben profundizar el mecanismo por el cual se producen estos cambios siguiendo las orientaciones del CD de la asignatura.

40 CONCLUSIONES El metabolismo es un proceso continuo de intercambio de sustancias, energía e información con el medio, que caracteriza a los seres vivos y consta de dos vertientes; el anabolismo y el catabolismo. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 41. En la actividad orientadora de hoy arribamos a las siguientes conclusiones. El metabolismo es un proceso continuo de intercambio se sustancias, energía e información con el medio, que caracteriza a los seres vivos y consta de dos vertientes; el anabolismo y el catabolismo.

41 La respiración celular se efectúa en la mitocondria y consta de tres procesos acoplados entre sí: el ciclo de Krebs, la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 42. La respiración celular se efectúa en la mitocondria y consta de tres procesos acoplados entre sí: el ciclo de Krebs, la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa.

42 El ciclo de Krebs es la vía central del metabolismo que cumple funciones anabólicas y catabólicas, por lo que presenta carácter anfibólico; se acopla a la cadena transportadora de electrones mediante los cofactores reducidos, que se reoxidan en la misma. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 43. El ciclo de Krebs es la vía central del metabolismo que cumple funciones anabólicas y catabólicas, por lo que presenta carácter anfibólico; se acopla a la cadena transportadora de electrones mediante los cofactores reducidos, que se reoxidan en la misma.

43 La cadena transportadora de electrones se acopla a la fosforilación oxidativa mediante un gradiente de protones que garantiza la utilización adecuada de la energía por la célula. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 44. La cadena transportadora de electrones se acopla a la fosforilación oxidativa mediante un gradiente de protones que garantiza la utilización adecuada de la energía por la célula.

44 Existen sustancias que inhiben la cadena transportadora de electrones, la fosforilación oxidativa o provocan el desacoplamiento entre las mismas, mediante la modificación estructural de alguno de sus componentes. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 45. Existen sustancias que inhiben la cadena transportadora de electrones, la fosforilación oxidativa o provocan el desacoplamiento entre las mismas, mediante la modificación estructural de alguno de sus componentes.

45 ATP ADP E1 E2 E3 E4 (-) A B C D E Primer Trimestre. Orientadora 7.Diapositiva 47. En la actividad de hoy orientamos las características del metabolismo, así como los procesos que integran la respiración celular. La energía obtenida en los mismos se utiliza por la célula en procesos de síntesis que están controlados por la información genética contenida en las moléculas de ADN del núcleo celular. La estructura del mismo será el objeto de estudio de nuestra próxima actividad.

46 República Bolivariana de Venezuela.Ministerio de Educación Superior. Programa Nacional de Formación de Medicina Integral Comunitaria. Primer Trimestre. Orientadora 7. Diapositiva 49. Grupo Asesor de Diseño. 2006.