gua cadena respiratoria
CTEDRA: BIOQUMICA
Carreras: Farmacia
Profesorado en Qumica
Licenciatura en Qumica
Licenciatura en AlimentosCADENA RESPIRATORIA Y FOSFORILACIN
OXIDATIVA
1) Indique si las afirmaciones hechas a continuacin son
verdaderas o falsas.
a) La respiracin puede ocurrir slo en presencia de O2.
b) El dispositivo molecular para la respiracin se encuentra slo
en las clulas eucariotas.
c) Las protenas transportadoras de electrones que tienen FAD
como grupo prosttico se denominan citocromos.
d) La relacin P:O es igual a 2,5 para el FADH2 en la
mitocondria.
e) El amital bloquea la formacin del ATP de la oxidacin del
isocitrato, pero no de la del succinato.
f) En presencia de un desacoplante la energa obtenida del
transporte de electrones se disipa como calor.
2) La inyeccin de dinitrofenol a una rata produce un aumento
inmediato en su temperatura corporal. Puede explicar por qu?
3) Un laboratorio farmacutico le envi a usted muestras de dos
nuevos compuestos metablicos para caracterizarlos como posibles
antibiticos. Utilizando una preparacin aislada de mitocondrias de
hgado e incubada con piruvato, O2, ADP, y Pi, usted observa que la
adicin del compuesto "A" bloquea tanto el transporte de electrones
como la fosforilacin oxidativa. Cuando agrega el compuesto "B"
adems del "A", observa con sorpresa que se restablece el transporte
de electrones pero no la fosforilacin oxidativa. a) Cmo clasificara
estos compuestos teniendo en cuenta su modo de accin en el
transporte de electrones y la fosforilacin oxidativa? b) Nombre un
par de sustancias conocidas que podran dar el mismo resultado.
4) Se prepararon mitocondrias y se determin el consumo de O2 en
0,2 ml de la preparacin en estado 4, en estado 3 y desacoplado, en
presencia y en ausencia de una sustancia M (ver tabla). Indique qu
tipo de inhibidor es M y justifique su respuesta.
CONDICINSUSTANCIA M (nM)CONSUMO DE 02 (moles de t O/min)
ESTADO 4011
ESTADO 4 0,54
ESTADO 3080
ESTADO 30,530
DESACOPLADO085
DESACOPLADO0,533
5) Cuatro transportadores: a, b, c y d, cuyas formas reducidas y
oxidadas pueden ser distinguidas espectrofotomtricamente, se
requieren para la respiracin en un sistema de transporte de
electrones bacteriano. En presencia de sustrato y oxgeno, tres
inhibidores diferentes bloquean la respiracin, obtenindose los
patrones de los estados de oxidacin que aparecen en la Tabla. Cul
es el orden de los transportadores en la cadena desde los sustratos
hasta el oxgeno?
Tabla: Efecto de los inhibidores sobre los niveles de oxidacin
de los transportadores en una va hipottica de transporte de
electrones (+ y - indican las formas totalmente oxidadas y
reducidas, respectivamente).
INHIBIDORabcd
1++-+
2---+
3+--+
6) a) Se determin (en presencia de distintas concentraciones de
una sustancia "A" y "B") la velocidad de consumo de oxgeno en
mitocondrias intactas en las siguientes condiciones: estado "3",
estado "4" y en presencia de un desacoplante. El sustrato empleado
fue malato-glutamato. Los resultados se grafican abajo. Indique si
las sustancias "A" y B son inhibidores de la sntesis de ATP, de la
cadena respiratoria o desacoplantes. Justifique brevemente.
b) Se estudi el efecto de distintas concentraciones de una
sustancia "C" y "D" (inhibidores del transporte de electrones)
sobre el consumo de oxgeno en partculas submitocondriales
utilizando como sustrato: NADH, succinato y ascorbato + tetra metil
p fenilen diamina (TMPD). Precise lo mejor posible el lugar de
accin de la sustancia "C" y "D" en la cadena respiratoria.
Justifique brevemente.
7) Una suspensin de mitocondrias consume 24 mol O2/min en
presencia de malato y glutamato. Al agregar 2,8 mmoles de ADP y Pi
en exceso el consumo se acelera a 211 mol O2/min durante 3 min para
luego retornar a la velocidad inicial. Explique a qu se debe la
aceleracin transitoria del consumo de oxgeno y calcule el control
respiratorio e ndice P/O. Explique cmo afectara un inhibidor de la
transferencia de energa la velocidad de consumo de oxgeno y el
ndice P/O.
8) Usted realiz una serie de experimentos con partculas
submitocondriales en donde midi sntesis de ATP, consumo de oxgeno y
diferencia de pH. El medio de reaccin contena, adems de las
partculas, ADP, Pi y NAD, una serie de agregados, los cuales se
indican al final del enunciado. Los resultados fueron elaborados
por un compaero suyo, quin para comprobar sus conocimientos sobre
el tema se los entreg en forma desordenada. Es usted capaz de
ordenarlos? Hgalo.
SINTESIS DE ATP (mol/h.mg protena):
30; 0; 0; 30; 20; 0; 10; 0; 0; 0; 0; 20; 30; 0; 0.
CONSUMO DE O2 (mol/h.mg protena):
0; 5; 5; 0; 5; 12; 2; 5; 5; 12; 0; 0; 2; 5; 0.
DIFERENCIA DE pH:
0; 0; 1,5; 1; 1; 0; 0; 1; 1,5; 0; 0; 1; 0; 1; 1.
AGREGADOS:
A) Isocitrato
B) Isocitrato + isocitrato deshidrogenasa
C) B + -cetoglutarato deshidrogenasa + CoA
D) B + rotenona
E) C + succinil CoA sintetasa + GDP + rotenona
F) D + 2,4-dinitrofenol
G) E + oligomicina
H) E + 2,4-dinitrofenol
I) NADH
J) NADH + amital
K) J + succinato
L) K + malonato
M) L + ascorbato-TMPD
N) M + oligomicina
O) N + 2,4-dinitrofenol
9) El grfico muestra el trazado obtenido en un oxgrafo al
incubar partculas submitocondriales a 30C, en un medio a pH: 7,5.
Caracterice cada uno de los compuestos agregados (A, B, C, etc.).
Justifique brevemente el efecto de cada compuesto sobre la
velocidad de consumo de O2.
10) Se agregaron 0,1 ml de una suspensin conteniendo partculas
submitocondriales (con una concentracin de protena de 5 mg/ml) a
2,9 ml de una solucin amortiguadora (pH 7,2) en una cubeta
termostatizada de un oxgrafo. Las medidas de consumo de oxgeno
obtenidas ante el agregado de diferentes compuestos se muestra en
el grfico adjunto. En base a estos datos: a) Calcule la velocidad
de consumo de O2 en cada caso, expresndola en mol/min.mg de
protena. b) Calcule el ndice P/O. c) Caracterice lo mejor posible a
los compuestos X, Y, Z y A. d) Qu velocidad de consumo de O2
esperara medir si a los 3,9 minutos (flecha en lnea de puntos) se
agregara nuevamente ADP y Pi (iguales cantidades que
anteriormente)? Durante cunto tiempo? e) Puede decir en qu estado
estaban las partculas a tiempo cero?
RESPUESTAS
1) a) F b) F c) F d) F e) V f) V
2) Porque se disipa el gradiente de protones como calor.
3) A: inhibidor de la F1-ATPasa (oligomicina); B: desacoplante
(dinitrofenol)
4) inhibidor de la cadena de transporte de electrones
5) c b a d
6) a) A: inhibidor de ATPasa; B: inhibidor de cadena de
transporte de electrones
b) C: inhibidor sitio 1; D: inhibidor sitio 2
7) Aumenta el consumo de O2 al agregar ADP y Pi (pasa de estado
4 a 3)
C.R.= 7,42 P:O= 2,58) A) 0 0 0 B) 30 5 1 C) 30 5 1 D) 0 0 0 E)
20 5 1 F) 0 0 0 G) 0 2 1,5 H) 0 12 0 I) 30 5 1 J) 0 0 0 K) 20 5 1
L) 0 0 0 M) 10 5 1 N) 0 2 1,5 O) 0 12 0
9) A: NADH. B: ADP. C: rotenona. D: succinato. E: oligomicina.
F: DNF. G: antimicina. H: ascorbato+TMPD. I: CN,CO, F-, N3-10) a)
0,024; 0,3; 0,024; 0,51; 0; 0,54 b) 1,5 c) X-succinato,
Y-desacoplante, Z-antimicina, A-ascorbato+TMPD
d) no se vera efecto. Prcticamente no hay oxgeno.
e) estado 1.
Modelo quimiosmtico
Relacin entre potenciales de xido-reduccin y energa libre en la
cadena respiratoria mitocondrial.
Sitios de accin de inhibidores en la cadena respiratoria
mitocondrial.
Desacoplante 2,4 dinitrofenol. Tiene un protn disociable y es
muy hidrofbico. La carga negativa est deslocalizada en toda la
molcula permitiendo su solubilidad en la membrana. El DNP toma
protones del espacio intermembrana, atraviesa la membrana interna
mitocondrial y disipa el gradiente de protones.
Lanzadera del glicerofosfato
Lanzadera del malato-aspartato
Grupos prostticos de citocromos. El Fe-protoporfirina IX se
encuentra en citocromos b, hemoglobina y mioglobina. Los hemos A y
C se encuentran en citocromos del mismo nombre. Obsrvese el sistema
de dobles enlaces conjugados que permiten detectar a las protenas
que los poseen por su absorcin en el visible.91