1. Explicar porque la molécula de ATP es la moneda energética de la célula.
El trifosfato de adenosina o adenosín trifosfato ATP es un nucleótido básico en la obtención de energía celular. Está formado por: Una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un a!car de tipo pentosa" la ribosa" #ue en su carbono $ tiene enlaados tres grupos fosfato. %e encuentra incorporada en los ácidos nucleicos. %e produce durante la fotosíntesis & la respiración celular" & es consumida por muc'os enimas en la catálisis de numerosos procesos #uímicos. #uímicos. %u fórmula es 1*1+,$-1P. El ATP es considerada como una Moneda energética por#ue todos los procesos #ue se realian en la c/lula re#uieren de energía #uímica aportada por el ATP" la energía #uímica radica en los fosfatros inorgánicos unidos por enlaces co0alentes a la Adenina. a mol/cula de ATP es mu& inestable" & tiende a perder esos grupos fosfato. Esa es una de las raones por las cuales es la moneda de intercambio de energía" & está presente en todos los procesos: libera energía mu& fácilmente" & además" puede almacenarla & conser0arla.
2. Valorar la importancia de la reacciones oxidativas en el organismo.
A tra0/s de las reacciones o2idati0as el organismo obtiene energía !til para la c/lula en forma de ATP &a #ue son responsables de todo el traba3o realiado r ealiado por los organismos 0i0os.
. !e"inir equivalentes de reducci#n.
$. Esquemati%ar una reacci#n redox identi"icando los agentes reductores & los agentes oxidantes. Par 'edox (on)ugado 4ador de Electrones (Agente 5eductor) * Aceptor de Electrones (Agente -2idante).
+. Explicar la "inalidad de la cadena respiratoria.
a finalidad de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electro#uímico #ue se utilia para la síntesis de ATP. 4ic'o gradiente electro#uímico se consigue mediante el flu3o de electrones entre di0ersas sustancias de esta cadena #ue fa0orecen en !ltimo caso la translocación de protones #ue generan el gradiente electro#uímico 4e esta forma podemos deducir la e2istencia de tres procesos totalmente dependientes: Un flu3o de electrones desde sustancias indi0iduales.
Un uso de la energía desprendida de ese flu3o de electrones #ue se utilia para la translocación de protones en contra de gradiente" por lo #ue energ/ticamente estamos 'ablando de un proceso desfa0orable. Un uso de ese gradiente electro#uímico para la formación de ATP mediante un proceso fa0orable fa0orable desde un punto punto de 0ista energ/tico. energ/tico.
a cadena de transporte de electrones mitocondrial utilia electrones desde un donador &a sea ,A4* o 6A4* 7 & los pasa a un aceptor de electrones final" como el -7" mediante una serie de reacciones redo2. Estas reacciones están acopladas a la creación de un gradiente de protones generado por los comple3os 8" 888 & 89. 4ic'o gradiente es utiliado para generar ATP mediante la ATP sintasa. as reacciones cataliadas por los comple3os 8 & 888 están en e#uilibrio. as concentraciones de reacti0os & productos son apro2imadamente apro2imadamente los mismos. Esto significa #ue estas reacciones son re0ersibles al incrementar la concentración concentración de producto. a cadena de transporte de electrones es una serie de transportadores de electrones #ue se encuentran en la membrana plasmática de bacterias" en la membrana interna mitocondrial o en las membranas tilacoidales" #ue median reacciones bio#uímicas #ue producen adenosina adenosina trifosfato (ATP)" #ue #ue es el compuesto compuesto energ/tico #ue #ue utilian los seres 0i0os. %ólo dos fuentes de energía son utiliadas por los organismos 0i0os: reacciones de ó2idoreducción (redo2) & la lu solar (fotosíntesis).
•
Bloq Bl oque ue II II
,. !e"inir potencial redox & explicar en -ase a esto la organi%aci#n de los componentes en la cadena respiratoria.
Una cadena respiratoria con0encional consta de cuatro omple3os fi3os en la membrana mitocondrial interna" más dos conectores #ue son la Ubi#uinona & el itocromo . os omple3os 8" 88" 888 & 89 difieren entre sí en su composición & potencial redo2. os componentes de la cadena respiratoria están organiados de acuerdo a un orden creciente de potenciales redo2" siendo de menor menor a ma&or ( ; ) por#ue los electrones tienden a fluir f luir espontáneamente desde los transportadores con potencial redo2 mas ba3o a los transportadores con potencial redo2 mas ele0ados. os electrones procedentes de las o2idaciones de la c/lula 0endrán formando parte del ,A4* & 6A4*7 #ue #ue los cederán cederán al -7 debido al Eco Eco (potencial de reducción) reducción) #ue es
más positi0o cuanto ma&or es la tendencia a captar los electrones." ceder los electrones al -7 es fa0orable. a cesión de -7 ocurre en 0arios pasos de o2idación reducción" por eso es una cadena. a cadena respiratoria está siempre en una membrana & almacena la energía en forma de gradiente de concentración. Este gradiente es el #ue se encarga de sintetiar el ATP" En la misma membrana deberá 'aber ATP sintasa #ue apro0ec'e el bombeo de *;. %e sintetia ATP en el lado donde 'a&a menor concentración de *;.
. !escri-ir los sustratos de la cadena respiratoria & las v/as meta-#licas que los producen.
as c/lulas de todos los eucariotas contienen organelos intracelulares conocidos con el nombre de mitocondrias #ue producen ATP. as fuentes de energía como la glucosa son inicialmente metaboliados en el citoplasma & los productos obtenidos son lle0ados al interior de la mitocondria donde se continua el catabolismo usando rutas metabólicas #ue inclu&en el ciclo de los 0cidos tricar-ox/licos o ciclo de re-s la -eta oxidaci#n de los 0cidos grasos & la oxidaci#n de los amino0cidos. El resultado final de estas rutas es la producción de dos donadores de electrones: 3A!4 & 5A!42.
os electrones de estos dos donadores son pasados a tra0/s de la cadena de electrones 'asta el o2ígeno" el cual se reduce para formar agua.
6. Explicar la cadena respiratoria 7aciendo én"asis en los grupos prostéticos composici#n & u-icaci#n de los comple)os en%im0ticos & las di"erencias con los elementos m#viles de la cadena respiratoria. (omple)o En%im0tico 8 Prote/na 9rupos Prostéticos • •
8 ,A4* des'idrogenasa
6<," 6e%
88 %uccinato des'idrogenasa
6A4" 6e%
888 Ubi#uinona citocromo c o2idorreductasa
*emos" 6e%
89 itocromo o2idasa
*emos= uA" u>.
:. Explicar de la citocromo oxidasa la importancia "isiol#gica & sus propiedades propiedades m0s importantes ;especi"icidad in7i-idores grupo prostético & requerimientos metalicos<.
?nico comple3o comple3o especialiado especialiado en reducir reducir directamente
al
-7" sin producir radicales libres. %olo -2ida al itocromo c & reduce al -7. 9enenos obre *ierro.
1=. Anali%ar como se e"ect>a la in7i-ici#n de la citocromo oxidasa por (3? (@ 42 34 ;A%idas<.
>lo#uean la reducción del o2igeno.
Bloque Blo que III 11. Anali%ar los resultados o-tenidos en el experimento con citocromo oxidasa explicando la "unci#n de cada uno de los reactivos. •
6osfato disodico
Para crear el p* adecuado a la enima.
1B$ < ,a*P-C ianuro de Potasio .1D ,
8n'ibidor"
pre0iene el transporte de electrones electrones al -7 uni/ndose al al 6e;
del 'emo.
Pfenilendiamina .7D
8ndicador de la
Arena
Para triturar el te3ido
acti0idad de la itocromo -2idasa. cardiaco & 'acer #ue se libere la enima.
5esultados: En el e2perimento se trato la acti0idad de la citocromo o2idasa en te3ido cardiaco por#ue a'í se encuentra encuentra en ma&or ma&or concentración. concentración. o tratamos rápidamente por#ue las enimas pierden su acti0idad rápidamente r ápidamente despu/s de la muerte del animal. -bser0amos las diferencias de color obtenidas para 0er en #ue tubo la enima e3erció su acti0idad enimatica transportando los electrones 'asta el -7 & en cual no debido al in'ibidor , #ue se une al 6e; del 'emo. Tubos
m it. -2idasa
m ,
m *7- 4estilada
1 7
1 1
1
1 7
m P fenilendiamina 1 1 1
Tubo 1 olor mas oscuro por#ue 'ubo acti0idad enimatica &a no esta presente el in'ibidor. Tubo 7 olora mas claro debido al , #ue in'ibió a la enima. Tubo 8ncoloro" no 'a& enima ni in'ibidor.
12. Explicar en que consiste la teor/a quimiosmotica de la "os"orilacion oxidativa.
a teoría #uimiosmótica enunciada por Peter
1. Explicar como esta "ormada la ATPasa ;ATP sintetasa< & la "unci#n que desempeCan cada uno de sus componentes.
ATP sintasa mitocondrial es una ATPasa de tipo 6. Este comple3o enimático de la membrana mitocondrial interna catalia la formación de ATP a partir de A4P & Pi acompaFada por el flu3o de protones desde el lado P al , de la membrana. El ATP sintasa es tambi/n denominado omple3o 9 & tiene dos componentes componentes distintos: 51 Proteína perif/rica de membrana" factor acoplador 1 & aislada catalia la 'idrólisis de ATP & sus subunidades subunidades son G & H alternantes 5o Proteína integral de membrana. %e llama 6o por ser sensible a -ligomicina & es canal protónico" C protones.
•
o o o
•
El 51 5 1 mitocondrial tienen nue0e subunidades de cinco tipos diferentes" con la
composición GHIJK. ada subunidad subunidad H de la ATP sintasa puede adoptar adoptar tres conformaciones conformaciones diferentes. ada una de las tres subunidades H tiene un sitio catalítico para la síntesis de ATP. a porción en forma de pomo #ue sobresale sobresale de 61 es una esfera aplanada de Lnm de altura & 1nm de diámetro esta formada por subunidades subunidades G & H alternadas. alternadas. as correspondientes correspondientes conformaciones conformaciones de las subunidad H se denominan: H ATP H A4P H M 9acía
#ue forma el poro protónico esta compuesto por tres subunidades a" b & c en la proporción ab7c117. a subunidad c es un polip/ptido pe#ueFo mu& 'idrofobico #ue consiste casi e2clusi0amente de dos '/lices transmembrana con un pe#ueFo lao #ue se e2tiende desde el lado de la matri de la membrana.
El 5o
•
Da cat0lisis rotacional es la clave en el mecanismo de uni#n & cam-io de la s/ntesis de ATP.
El mecanismo de catálisis rotacional dice #ue los tres sitios acti0os situados sobre 61 se alternan en la catálisis de la síntesis de ATP. Una subunidad H determinada empiea empiea en conformación H M A4P #ue une A4P & Pi del medio circundante & la subunidad entonces cambia de conformación adoptando la forma de H M ATP #ue une & estabilia fuertemente el ATP lo #ue comporta el rápido e#uilibrio del A4P ; Pi con el ATP en la superficie de la enima. finalmente la subunidad cambia 'acia la conformación H M 9acía #ue tiene una afinidad mu& ba3a por el ATP por lo #ue el ATP reci/n sintetiado se libera de la superficie de la enima. uando esta subunidad 0uel0e 0uel0e a adoptar la conformación H M A4P se une a A4P ; Pi con lo #ue se inicia otra ronda de catálisis.
1$. Explicar los tres sitios de la cadena respiratoria que conducen a la "ormaci#n de ATP.
uando los protones flu&en espontáneamente a fa0or de un gradiente electro#uímico 'a& energía disponible para producir traba3o. En mitocondrias la energía electro#uímica en el gradiente protónico impulsa la síntesis de ATP a partir de A4P & Pi. os tres comple3os de la cadena respiratoria #ue son bombas de protones & por tanto contribu&en a la síntesis de ATP son: omple3o 8 C Protones omple3o 888 C Protones omple3o 89 7 Protones
Bloq Bl oque ue IV IV 1+. Explicar la ra%#n de la di"erencia en la relaci#n P8@ cuando el sustrato es 3A!4 & cuando es 5A!42. •
%e produce mas ATP por#ue entra por el omple3o 8 pro0ocando una diferencia de oncentración de protones muc'o ma&or & por eso muc'a mas energía para la síntesis de ATP & se producen 7. ATP.
3A !4 3A!
%e produce menos ATP por#ue entra por el comple3o 88 de esta forma no pro0oca bombeo de protones por parte del omple3o 8 con ello reduce la diferencia de protones con lo #ue tambi/n disminu&e la cantidad de energía para la síntesis de de ATP.
5A !42 2 5A!4
1,. !i"erenciar entre in7i-idores & desacopladores de la cadena.
1. Explicar el acople que existe entre la cadena respiratoria & el ciclo de re-s.
El ciclo de rebs es la fuente de la ma&oría de las coenimas reducidas #ue 'acen 'acen posible #ue la cadena cadena respiratoria respiratoria produca ATP &a #ue el ciclo de rebs proporciona los e#ui0alentes de reducción reducción ,A4* & 6A4*7 #ue impulsan la cadena cadena respiratoria & luego la fosforilación -2idati0a.
16. Explicar como se regula la velocidad de la respiraci#n celular.
omo el ATP es el producto final de la respiración celular" las necesidades celulares de ATP son el determinante final de la 0elocidad de las 0ías respiratorias & sus componentes. o uando 'a& muc'o ATP 'a& muc'a energía & la respiración se 'ace lenta. o uando 'a& muc'o muc'o traba3o celular se gasta más ATP & aumenta las cantidades de A4P & la respiración se acelera por#ue se necesita más energía en forma de ATP. a respiración celular son todas las reacciones #ue o2idan los combustibles metabólicos & tiene como finalidad reducir -7 & producir ATP. 1:. (on -ase en el caso cl/nico contestar a< (ual es es la ra%#n de la acidosis acidosis l0ctica l0ctica severa severa inducida inducida por es"uer%o es"uer%o m/nimo. m/nimo. -< (ual es es el e"ecto e"ecto de los trastornos trastornos de la cadena cadena respiratoria respiratoria so-re so-re las des7idrogenasas del ciclo de re-s.
