TP 8 - Mitocondria 2020 8 2 - ENTORNO

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La energía liberada se aprovecha en forma tan 
eficiente que se generan unas 30 moléculas de 
ATP por cada molécula de glucosa.
Cuando la glucosa se 
transforma en piruvato 
mediante la glucólisis, se 
libera menos de 10% de 
la energía libre de la 
glucosa potencialmente 
disponible: 2 ATP.
RESPIRACIÓN CELULAR
“Conjunto de reacciones a través de las cuales 
se produce la de oxidación gradual de la glucosa 
(y otros sillares estructurales) hasta CO2 y H2O en 
los organismos aeróbicos” 
Las etapas posteriores de la 
degradación aeróbica de glucosa tienen 
lugar en la mitocondria.
Las moléculas de piruvato 
ingresan a la matriz 
mitocondrial donde continúa el 
proceso de oxidación gradual y 
las moléculas de NADH 
citosólico (a través de 
moléculas transportadoras) 
ceden sus electrones a la 
cadena transportadora de 
electrones mitocondrial de 
modo que el NAD+ regenerado 
es nuevamente utilizado en la 
glucólisis.
En los organismos aeróbicos
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
30-32 moléculas de ATP/ 
molécula de glucosa
Decarboxilación oxidativa del piruvato: 
Piruvato + CoA + NAD+ → Acetil CoA + CO2 + NADH + H+
Complejo Multienzimático de la Piruvato Deshidrogenasa 
Decarboxilación oxidativa del piruvato para generar Acetil-CoA
Ciclo de Krebs o del Acido Cítrico o de los Acidos Tricarboxílicos
Oxidación de grupos acetilo del acetil-CoA a 2 CO2
1- Citrato sintasa
2- Aconitasa
3- Isocitrato deshidrogenasa
4- -cetoglurarato deshidrogenasa
5- Succinil-CoA sintasa
6- Succinato deshidrogenasa
7- Fumarasa
8- Malato deshidrogenasa 
Oxidación de grupos acetilo del acetil CoA:
Acetil CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi → CoA + 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + GTP
Glucólisis: 
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
Decarboxilación oxidativa del piruvato:
2 x (Piruvato + CoA + NAD+ → Acetil CoA + CO2 + NADH + H+)
Ciclo de Krebs:
2 x (Acetil CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi → CoA + 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + GTP)
+2 ATP
+2 GTP
Lanzadera MALATO-ASPARTATO
Lanzadera GLICEROL-P
Cadena transportadora de electrones o 
Cadena respiratoria
Transferencia de electrones desde el 
NADH y el FADH2 hasta el O2

(I)

(III)

(IV)
El proceso de transp de e- comienza caundo un NADH se oxida a NAD+ 
liberando un ión hidruro que luego se disocia para dar un H+ y 2e- de alta 
energía en una reacción catalizada por la NADH deshidrogenasa
Luego los e- son transferidos de 
un transportador a otro 
mediante procesos de oxido-
reducción en los cuales la 
afinidad por los electrones va 
creciendo a medida que 
pasamos de un complejo a otro
Cada uno de los transportadores proteicos presentes en la cadena respiratoria son proteínas conjugadas que 
contienen iones metálicos, usualmente Fe (formando parte de centros ferrosulfurados o de grupos hemo en los 
citocromos) y otros grupos químicos (FMN) que pueden reducirse y reoxidarse vehiculizando el paso de los 
electrones a través del complejo.
Grupo Hemo
(citocromos)
Centro Ferro-
sulfurado
NADH → NAD+ + H- H+ + 2 e-
Fe3+ + 1e- → Fe2+ → Fe3+ + 1e- Cu2+ + 1e- → Cu1+ → Cu2+ + 1e-
Succinato 
deshidrogenasa 
(complejo II)
Citocromo b-c1 
(complejo III)
Citocromo oxidasa 
(complejo IV)
Para qué se usa la energía liberada durante el paso de los e- a lo largo de la cadena respiratoria ? 
se usa para translocar protones a través de la mmo desde la matriz hacia el espacio 
intermembrana. 
Se consideraron 2 mecanismos que acoplarían la energía libre del transporte de e- con el 
transporte activo de protones: 
Transporte de H+ a través de los complejo respiratorios
Mecanismo del lazo redox Mecanismo de la bomba de protones
Requiere que el transportador en su estado reducido tenga más protones que en su estado oxidado y que el 
trasnportador al que ceda los electrones no tenga diferencia en contenido de protones entre su estado 
oxidado y reducido
Mecanismo del lazo redox
Mecanismo de la bomba de protones
Gradiente Electroquímico de H+
“Fuerza protón-motriz
La energía de la disipación de este gradiente 
electroquímico de H+ es utilizada sintetizar ATP 
“ATP sintasa de la membrana mitocondrial interna”
en una reacción catalizada por la
ATP sintasa
Complejo F1: donde puede 
distinguirse una cabeza con 
actividad catalítica formada por: 
3, 3b y d y un tallo constituido por 
g y e (3 sitios catalíticos).
Compuesta por 2 complejos:
Complejo F0 : donde podemos 
distinguir un transportador de 
H+ transmembrana compuesto 
por subunidades: a y 10-14 c y 
un brazo constituido por 2 
subunidades b que se une a la 
subunidad a
Paul Boyer (EUA) y John Walker (Reino Unido) recibieron en 1997 
recibió el Premio Nobel en Química por haber descifrado el 
mecanismo de biosíntesis del ATP por la ATP sintasa
Un giro completo (360°) permite la generación de 3 moléculas de ATP
La cantidad de H+ que deben ser transferidos hacia la matriz para lograr 
un giro completo del anillo rotatorio es igual al número de 
subunidades c que presente el anillo
Fosforilación oxidativa:
NADH + H+ + ½ O2 + 2,5 ADP + 2,5 Pi → NAD+ + H2O + 2,5 ATP
FADH2 + ½ O2 + 1,5 ADP + 1,5 Pi → FAD + H2O + 1,5 ATP
Teoría del Acoplamiento Quimiosmótico
Succinato 
deshidrogenasa

 
PRODUCTOS NETOS DE LA OXIDACIÓN DE UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA 
 
Proceso Transportadores Activados Rendimiento en ATP 
Glucólisis: 
1 glucosa → 2 piruvato 2 NADH 3 ó 5 (según lanzadera) 
 2 ATP 2 
Decarboxilación oxidativa del piruvato 
2 piruvato → 2 acetil CoA + 2 CO2 2 NADH 5 
Ciclo de Krebs 
2 acetil CoA → 4 CO2 6 NADH 15 
 2 FADH2 3 
 2 GTP 2 
Total: 
1 glucosa → 6 CO2 30 ó 32 ATP 
El efecto Pasteur se produce 
en microorganismos capaces 
de realizar metabolismo 
fermentador y respiración 
aerobia, conocidos como 
anaerobios facultativos. En 
presencia de oxígeno utilizan la 
respiración aeróbica, pero 
también pueden emplear la 
fermentación si no hay oxígeno 
libre en su medio ambiente. 
Pasteur fue el primero en 
observar que el azúcar es 
convertido en alcohol y CO2 
por levaduras en ausencia de 
aire, y que en presencia de aire 
se forma muy poco o nada de 
alcohol, siendo el CO2 el 
principal producto final de esta 
reacción aeróbica. Este efecto 
indica el mayor rendimiento 
energético de la respiración 
sobre la fermentación.
La energía liberada se aprovecha en forma tan 
eficiente que se generan unas 30 moléculas de 
ATP por cada molécula de glucosa.
Cuando la glucosa se 
transforma en piruvato 
mediante la glucólisis, se 
libera menos de 10% de 
la energía libre de la 
glucosa potencialmente 
disponible: 2 ATP.
RESPIRACIÓN CELULAR
“Conjunto de reacciones a través de las cuales 
se produce la de oxidación gradual de la glucosa 
(y otros sillares estructurales) hasta CO2 y H2O en 
los organismos aeróbicos” 
Las etapas posteriores de la 
degradación aeróbica de glucosa tienen 
lugar en la mitocondria.
Las moléculas de piruvato 
ingresan a la matriz 
mitocondrial donde continúa el 
proceso de oxidación gradual y 
las moléculas de NADH 
citosólico (a través de 
moléculas transportadoras) 
ceden sus electrones a la 
cadena transportadora de 
electrones mitocondrial de 
modo que el NAD+ regenerado 
es nuevamente utilizado en la 
glucólisis.
En los organismos aeróbicos
➢ Acorta la cadena del ácido graso
en dos carbonos
Oxidación de ácidos grasos a Acetil-CoA
b-oxidación de los ácidos grasos: proceso cíclico catalizado por una serie de 4 enzimas mitocondriales
Cada vuelta del ciclo:
➢ Genera una molécula de:
▪ acetil CoA,
▪NADH
▪FADH2.
PRODUCTOS NETOS DE LA OXIDACIÓN DE UNA MOLÉCULA DE PALMITOIL CoA 
Proceso Transportadores Activados Rendimiento en ATP 
En mitocondria (b oxidación y ciclo de Krebs) 
1 palmitoil CoA → 8 acetil CoA 7 NADH 
 7 FADH2 
8 acetil CoA → 16 CO2 24 NADH 
 8 FADH2 
 8 GTP 
Resultado neto en mitocondria: 
1 palmitoil CoA → 16CO2 31 NADH 77,5 
 15 FADH2 22,5 
 8 GTP 8 
Total: 
1 palmitoil CoA → 16 CO2 108 ATP 
Procesos de Transporte a través de la membrana 
mitocondrial interna impulsados por disipación del 
gradiente electroquímico de H+
Aunque desde el punto de vista teórico el rendimiento por molécula de glucosa durante la
respiración celular es de 30-32 moléculas de ATP, el rendimiento real es menor debido a pérdidas,
tales como el costo del transporte de piruvato (de glucólisis), fosfato y ADP (sustratos para la
síntesis de ATP) en la mitocondria. Todos son transportados utilizando activamente los
transportadores que utilizan la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones.
DNP: 2,4-dinitrofenol; FCCP: cianuro-p-trifluorometoxifenilhidrazona 
Algunos agentes que interfieren con la fosforilación oxidativa
Inhibe translocasa de nucleótidos de adeninaAtractilósidosInhibición de intercambio ATP / ADP
Ionóforo de H+ en mmi de grasa pardaTermogenina
Ionóforo de K+Valinomicina
DNP
Transportador hidrofóbico de H+FCCP
Desacoplantes (de fosforilación oxidativa 
con transporte de electrones)
Venturicidina
Inhibe FoOligomicina
Inhibe F1 AurovertinaInhibición de la ATP sintasa
Piericidina A
Amital
Rotenona
Bloquea la transferencia de electrones de Fe-S a 
ubiquinona
Mixotiazol
Bloquea transferencia de electrones de cit b a cit c1Actinomicina A
Inhibición de citocromo oxidasa
Monóxido de Carbono
CianuroInhibición deTransferencia de electrones
Blanco / modo de acciónCompuestoTipo de interferencia
Inhibe translocasa de nucleótidos de adeninaAtractilósidosInhibición de intercambio ATP / ADP
Ionóforo de H+ en mmi de grasa pardaTermogenina
Ionóforo de K+Valinomicina
DNP
Transportador hidrofóbico de H+FCCP
Desacoplantes (de fosforilación oxidativa 
con transporte de electrones)
Venturicidina
Inhibe FoOligomicina
Inhibe F1 AurovertinaInhibición de la ATP sintasa
Piericidina A
Amital
Rotenona
Bloquea la transferencia de electrones de Fe-S a 
ubiquinona
Mixotiazol
Bloquea transferencia de electrones de cit b a cit c1Actinomicina A
Inhibición de citocromo oxidasa
Monóxido de Carbono
CianuroInhibición deTransferencia de electrones
Blanco / modo de acciónCompuestoTipo de interferencia
Antimicina A
Inhibidores de la Transferencia de electrones
Desacoplantes de la fosforilación oxidativa y el transporte de electrones
Desacoplante
1- Vista de la ATP sintasa completa 
https://youtu.be/5KWM9k5j_LI
2- Alternancia de las 3 conformaciones en las subunidades αβ, con entrada y 
salida de ADP y ATP 
https://youtu.be/nYIXFxoh1LM
3- Acción de la subunidad rotatoria γ sobre las subunidades αβ 
https://youtu.be/LcEpAC4E7dA
4- Vista conjunta de las subunidades αβγ en acción (desde ambas 
caras)
https://youtu.be/nYIXFxoh1LM
5- (detalle) Cambios en el centro activo asociados al cambio 
conformacional de β, y mecanismo catalítico
https://youtu.be/iELJcU9qjGw
https://youtu.be/5KWM9k5j_LI
https://youtu.be/5KWM9k5j_LI
https://youtu.be/nYIXFxoh1LM
https://youtu.be/nYIXFxoh1LM
https://youtu.be/LcEpAC4E7dA
https://youtu.be/LcEpAC4E7dA
https://youtu.be/nYIXFxoh1LM
https://youtu.be/nYIXFxoh1LM
https://youtu.be/iELJcU9qjGw
https://youtu.be/iELJcU9qjGw