FOSFORILACIÓN OXIDATIVA & FOTOFOSFORILACIÓN

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FOSFORILACIÓN OXIDATIVA & FOTOFOSFORILACIÓN por Mind Map: FOSFORILACIÓN OXIDATIVA & FOTOFOSFORILACIÓN

1. síntesis de ATP que se produce cuando se exponen cloroplastos aislados a la acción de la luz, en presencia de ADP y fosfato.

2. ¿Qué es?

2.1. FOTOFOSFORILACIÓN

3. ¿Qué es?

3.1. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

3.1.1. Es un proceso donde se sintetizan moléculas de ATP a partir de ADP y Pi (fosfato inorgánico).

4. ¿Por que se le llama asi?

4.1. Para distinguirla de otras rutas que producen ATP con menor rendimiento, llamadas "a nivel de sustrato".

5. ¿En donde ocurre?

5.1. Los procesos de transporte de electrones y fosforilación oxidativa están asociados a una membrana. En los procariotas estos mecanismos se llevan a cabo a través de la membrana plasmática. En células eucariotas se asocian a la membrana de la mitocondria.

6. ETAPAS

6.1. La energía liberada durante las reacciones de óxido-reducción del NADH y FADH2 es considerablemente alta, por lo que para ser usada en la fabricación de moléculas de ATP, debe producirse gradualmente con el paso de los electrones a través de transportadores. Estos se organizan en cuatro complejos ubicados en la membrana mitocondrial interna.

6.1.1. CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES

6.1.1.1. El NADH transfiere un par de electrones que entran en el complejo I de la cadena transportadora de electrones. Los electrones son transferidos al mononucleótido de flavina, y luego a la ubiquinona (coenzima Q) a través de un transportador hierro-azufre. Este proceso libera una cuantiosa cantidad de energía (16,6 kcal/mol).

6.1.1.1.1. La ubiquinona transporta a los electrones a través de la membrana hasta el complejo III. En este complejo los electrones pasan por los citocromos b y c1 gracias a un transportador hierro-azufre.

6.1.2. SUCCINATO CoQ REDUCTASA

6.1.2.1. El complejo II (succinato CoQ reductasa) recibe un par de electrones del ciclo del ácido cítrico, por la oxidación de una molécula de succinato a fumarato. Estos electrones se transfieren al FAD, pasando luego por un grupo hierro-azufre, hasta la ubiquinona. Desde esta coenzima pasan al complejo III y siguen la ruta descrita previamente.

6.1.3. ACOPLAMIENTO O TRANSDUCCIÓN DE ENERGÍA

6.1.3.1. La energía generada en el proceso de transporte de electrones descrito previamente, debe poder usarse para la producción de ATP, reacción catalizada por la enzima ATP sintasa o complejo V. La conservación de dicha energía se conoce como acoplamiento de energía, y el mecanismo ha sido difícil de caracterizar.

6.1.4. ACOPLAMIENTO QUIMIOSMÓTICO

6.1.4.1. Este mecanismo propone que la energía utilizada para la síntesis de ATP proviene de un gradiente protónico en membranas celulares. Este proceso interviene en las mitocondrias, cloroplastos y bacterias y está vinculado al transporte de electrones.

6.1.5. SÍNTESIS DE ATP

6.1.5.1. La enzima ATP sintetasa es el quinto complejo involucrado en la fosforilación oxidativa. Se encarga de aprovechar la energía del gradiente electroquímico para formar ATP.

7. PRODUCTOS

7.1. La cadena transportadora de electrones y la fosforilación producen moléculas de ATP. La oxidación de NADH produce alrededor de 52,12 kcal/mol (218 kJ/mol) de energía libre.

7.1.1. La reacción global para la oxidación de NADH es: NADH+ 1⁄2 O2 +H+ ↔ H2O+NAD+

8. FUNCIONES

8.1. Todos los organismos, unicelulares y pluricelulares, necesitan una energía mínima en sus células para llevar a cabo los procesos dentro de estas, y a su vez mantener las funciones vitales en el organismo completo.

8.1.1. Los procesos metabólicos requieren energía para llevarse a cabo. La mayor parte de la energía utilizable se obtiene por la degradación de hidratos de carbono y grasas. Dicha energía se deriva del proceso de fosforilación oxidativa.

9. INHIBIDORES

9.1. Los compuestos o agentes inhibidores impiden tanto el consumo de O2 (transporte electrónico) como la fosforilación oxidativa asociada. Estos agentes evitan la formación de ATP mediante el uso de la energía producida en el transporte electrónico. Por lo tanto, la cadena de transporte se detiene al no disponerse dicho consumo de energía.

9.1.1. El antibiótico oligomicina funciona como un inhibidor de la fosforilación en muchas bacterias, impidiendo la estimulación del ADP a la síntesis de ATP.

9.1.1.1. Existen también los agentes ionóforos, que conforman complejos liposolubles con cationes como K+ y Na+, y pasan a través de la membrana mitocondrial con dichos cationes. La mitocondria entonces, emplea le energía producida en el transporte electrónico para bombear cationes en lugar de sintetizar ATP.

10. ¿Donde ocurre?

10.1. La fotofosforilación es un proceso de síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato llevado a cabo por las ATP-sintasas de la membrana del tilacoide, en los cloroplastos de las células vegetales.

10.1.1. Las halobacterias, que crecen en agua extremadamente salada, son aerobias facultativas; ya que pueden crecer en ausencia de oxígeno. Los pigmentos púrpuras conocidos como retinal (pigmento encontrado en el ojo humano) funcionan como las clorofilas . La bacteriorodopsina es un complejo formado por retinal y proteínas de la membrana, la que genera electrones que establecen un gradiente de protones que activa una bomba ADP-ATP, que produce ATP en presencia de la luz, pero en ausencia de clorofila. Este comportamiento ayuda a sustentar la universalidad de la teoría quimio-osmótica de Mitchell, en la función de sintetizar ATP

11. TIPOS

11.1. Hay dos tipos de fotofosforilación, según la dirección del flujo de electrones.

11.1.1. Fotofosforilación no cíclica: En la misma intervienen tanto el fotosistema I como el II. Se denomina no cíclica porque el flujo de electrones va en un solo sentido.

11.1.1.1. Cuando ocurre la excitación de las moléculas de clorofila, los electrones se van a mover a través de una cadena de transporte de electrones. Se inicia en el fotosistema I cuando un fotón de luz es absorbido por una molécula P700. El electrón excitado es transferido a un aceptor primario (Fe-S) que contiene hierro y sulfuro.

11.1.2. Fotofosforilación cíclica: Ocurre solo en el fotosistema I. Cuando las moléculas del centro de reacción P700 son excitadas, los electrones son recibidos por una molécula P430.

11.1.2.1. Posteriormente, los electrones se incorporan a la cadena de transporte entre los dos fotosistemas. En el proceso se van produciendo moléculas de ATP. A diferencia de la fotofosforilación no cíclica, no se produce NADPH ni se libera O2. Al final del proceso de transporte de electrones, los mismos vuelven al centro de reacción del fotosistema I. Por esto, se denomina fotofosforilación cíclica.

12. SUSTRATOS

12.1. ADP y fosfato

12.1.1. Es un proceso de síntesis de ATP

13. REACCIONES

13.1. H2O + NADP+ Pi + ADP+ cloroplastos+luz --> ½ O2 + NADPH + H+ + ATP + H2 O

14. FUNCIONES

14.1. 1)Producción de ATP para otros procesos diferentes a la asimilación del anhídrido carbónico. 2)Refuerzo de la fotofosforilación acíclica en cuanto a la producción del ATP necesario para la fijación del anhídrido carbónico.

15. ¿QUÉ RELACIÓN EXISTE CON RESPECTO A.....?

15.1. OXIDACIÓN COMPLETA DE LA GLUCOSA

15.1.1. Los organismos aerobios (heterótrofos), extraen energía libre de la glucosa que obtienen de sus alrededores al oxidarla con O2, que también obtienen de los alrededores. Los productos finales de este metabolismo oxidativo el CO2 y H2O se regresan a los alrededores.

15.2. OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

15.2.1. Los electrones removidos durante la oxidación de los ácidos grasos es donada a lacadena respiratoria en la mitocondria para generar ATP y el acetil-CoA