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