mETABOLISMO MICROBIANO

1. Instituto Politécnico Nacional
Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
Departamento de Microbiología
Laboratorio de Bioquímica Microbiana
BIOQUÍMICA MICROBIANA
MODULO IX. MECANISMOS DE CAPTACIÓN DE
ENERGÍA.
METABOLISMO ENERGÉTICO MICROBIANO.
RESPIRACIÓN, OXIDACIÓN Y FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA
M en C. Carlos Jorge Martínez Canseco.

2. Metabolismo energético microbiano.
¿ Cual es el significado bioquímico de la frase: para
Escherichia coli cultivada en aerobiosis, la glucosa es la
mejor fuente de carbono y energía?
El catabolismo (oxidación total) de la glucosa a través de
las vías centrales, generan intermediarios carbonados
(anfibolitos),las reacciones enzimáticas de oxido reducción
son la unidad funcional metabólica.

3. ¿ Cual es el papel de las reacciones enzimáticas en la
conservación de la energía?
¿ que se necesita para que ocurra
una reacción química? Energía de
activación
¿ que es una reacción química
exergónica?
¿ que es una reacción química
endergónica?
Definir el papel catalitico de las
enzimas

4. Qué son y cual es la importancia de las coenzimas.
• Proteínas de bajo peso molecular, se unen a la enzima para favorecer
su actividad.
• Se derivan de las vitaminas.
• Ejemplos:
– NAD+
– FAD+
– biotina

5. OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN. REDOX
NADH + H+
• NAD+ + ED → EDox + NADH
• NADH + EA → EAred + NAD+
• Reacción neta: -ED +EA → EDox + EAred
Ácido láctico a acido pirúvico + 2 H++ 2 e-
Nota: esta oxidación también es una reacción de
deshidrogenación , ya que 2H = 2 H+ + 2 e-.
La reducción: NAD+ 2 H+ + 2 e- NADH + H+
NAD como acarreador de electrones, acarreadores redox

6. EL POTENCIAL DE OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN. REDOX
Los potenciales redox Eo' se pueden 2H++ 2e- H2 -0.42
medir bajo condiciones estandard (1 M NAD+ + 2H+ + 2e- NADH + H+ -0.32
concentraciones, pH 7) S + 2H+ + 2e- H2S -0.274
SO4-2 + 8H+ + 8e- H2S -0.22
Esto permite comparar entre dos pares
piruvato + 2H+ + 2e- lactato -0.185
químicos de una reacción:
FAD + 2H+ + 2e- FADH + H+ -0.18
citocromo b (Fe3+) + e- citocromo b (Fe+2) 0.075
Las reacciones exergónicas tienen un
potencial electronegativo, las ubiquinona + 2H+ + 2e- ubiquinona H2 0.10
endergónicas electropositivos citocromo c (Fe+3) + e- citocromo c (Fe+2) 0.254
NO3- + 2H+ + 2e- NO2- + H2O 0.421
NO2- + 8H+ + 6e- NH4 0.44
Fe+3 + e- Fe+2 0.771
O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 0.815
• Use tower to determine amount of Energy available from any pair or redox reactions.
• Go' = (- Eo') n F, where Eo' = (Eo' acceptor - Eo' donor), n = # of electrons transferred, and F = Faraday
constant, 96 kjoules/mole
• Example: for H2 + O2 H2O
o Eo' = + 0.82 - (-0.43) v. = 1.25 v.; n = 2
o Go' = (- 1.25 v. )(2)(96) kjoules = - 241 kJ/mole

7. QUÉ ES EL LLAMADO PODER REDUCTOR?
MOLÉCULAS QUE POSEEN DE MANERA TEMPORAL,
ENERGÍA POTENCIAL PRODUCTO DE LA OXIDACIÓN
METABÓLICA.
LAS COENZIMAS REDUCIDAS SON
ENERGETICAMENTE ELECTRONEGATIVAS,
TIENDEN A DONAR ELECTRONES Y /O PROTONES.
¿ CUAL ES EL CAMINO QUE SIGUEN LOS
ELECTRONES Y PROTONES DEL PODER
REDUCTOR?

8. Uso del ATP para almacenar energía
Obtención de energía por el metabolismo.
2.Quimiotrofía orgánica e inorgánica.
3.Fototrofía
Liberación de energía por el metabolismo.
2.Fermentación.
3.Respiración aerobia.
4.Respiración anaerobia.
La hidrolisis de ATP es fuertemente exergónica
(-30.5 kJ/mol)
3.Ocurre en todas las células.
4.No hay un sistema enzimático capaz de originarlo.
5.La actividad anabólica depende en beuna parte de él.

9. La mitocondria como modelo para el estudio de la síntesis de ATP
Antecedentes históricos
1932, Bensley y Hoerr
fracción granular de hígado de cobayo,identificaron
como mitocondrias.
 Claude 1940.
Aisló fracción enriquecida en mitocondrias pero
contaminada con gránulos secretorios.
 1939 Leloir y Muñoz.
Centrífuga de mesa refrigerada con una cámara de
neumático de automóvil llena con hielo y sal. una
fracción granular de hígado de rata que oxidaba
ácido butírico, primer informe de oxidación de ácidos
grasos por una preparación subcelular.
 1948 Hogeboom, Schneider y Palade.
Mitocondrias como las organelos responsables de las
oxidaciones celulares productoras de energía.
1948 Green, Loomis, y Auerbach.
demostraron que el sistema del ácido cítrico esta
asociado a la fracción mitocondrial, y Lehninger
describió la localización del ciclo del ácido cítrico y la
oxidación de ácidos grasos en las mitocondrias.

10. Estructura y función mitocondrial
• La simbiosis va mas allá de una simple
ingestión.
• El genoma del mtDNA humano contiene 37
genes, la mayoría tRNAs y algunas de las
proteínas de la fosforilación oxidativa:
7/27 del Complejo I
0/4 del Complejo II
1/9 del Complejo III
3/13 del Complejo IV
2/12 del Complejo V
El resto se esta codificado y se importavia
sistema de transporte TOM/TIM.
Esto muestra que los genes mitocondriales o
se perdieron o se pueden transferir al genoma
nuclear.

11. PETER MITCHELL
Y LA
TEORIA QUIMIOSMÓTICA
A General Theory of Membrane Transport from Studies of Bacteria (1957)
Coupling of Phosphorylation to Electron and Hydrogen Transfer by a Chemiosmotic Type of
Mechanism (1961)
Chemiosmotic Coupling in Oxidative and Photosynhetic Phosphorylation ("First Book", 1966)
Translocations through Natural Membranes (1967)
Chemiosmotic Coupling and Energy Transduction ("Second Book", 1968)
Vectorial Chemistry and the Molecular Mechanics of Chemiosmotic Couplig: Power Transmission by Proticity
(1976)
David Keilin's Respiratory Chain Concept and Its Chemiosmotic Consequences (Nobel lecture, 1978)

12. POSTULADOS DE LA TEORÍA QUIMIOSMÓTICA DE PETER MITCHELL
La teoría quimiosmótica de Peter Mitchell es generalmente
aceptada para explicar el mecanismo de acoplamiento de los
procesos respiratorio, oxidativo y la fosforilación. Esta teoría
consiste en tres postulados:
a) la membrana interna es impermeable a protones y a
hidroxilos.
b) En la membrana existen acarreadores que forman una
cadena respiratoria que transloca protones hacia el medio
extramitocondrial citosólico (dos protones por cada dos
electrones) en un proceso vectorial acoplado al transporte de
electrones a través de los sitios de conservación de energía.
c) la ATPasa (ATPsintetasa) es una enzima que transporta
vectorial y, reversiblemente, protones con una estequiometría
característica: dos protones por Pi incorporado (o liberado)
del ATP. La síntesis de ATP se relaciona con la entrada de
protones a la matriz mitocondrial.

13. SISTEMA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES: Mecanismo mediante el
cual los electrones pasan a lo largo de una serie de moléculas
acarreadoras liberando energía para la síntesis de ATP.
QUIMIO-OSMOSIS: La producción de ATP utilizando la energía liberada
cuando los iónes de hidrógeno (protones) fluyen a través de un
complejo llamado ATP sintetasa.
FUERZA MOTRIZ DE PROTONES: Estado energizado de la
membrana que ocurre cuando el lado externo de una membrana
tiene una carga eléctrica positiva y la parte interna tiene una
carga negativa.

15. COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL
Componentes de la cadena Localización Grupos prostéticos Función
respiratoria
NADPH / NADP (CASI 100% Matriz mitocondrial Ninguno Acarreador movil
REDUCIDO)
Transhidrogenasa ligada a Proteína membranal Ninguno Bomba de
energía protones 2H+/2e-1
NADPH + NAD+=> NADH +
NADP+
NADH/ NAD (MENOS DEL Matriz mitocondrial Niniguno Acarreador movil
30% EN FORMA REDUCIDA)
NADH Deshidrogenasa Proteina transmembranal, Hierro no hemo y Bomba de
(complejo 1) multi subunidades FMN protones 4H+/2e-1
Succinato deshidrogenasa Proteina transmembranal, Hierro no hemo y No bombea
(complejo 2) multi subunidades FAD protones
Ubiquinol- Ubiquinona Disuelto en lípidos de - Acarreador movil.
membrana interna
Ubiquinol-citocromo c Proteina transmembranal, Hierro no hemo, Bomba de
reductasa (complejo 3) multi subunidades hemo b y hemo c1 protones 4H+/2e-1
Citocromo c Espacio intermembranal hemo c Acarreador movil
(ferroso / férrico)
Citocromo c oxidasa Proteina transmembranal, Cobre, hemo a Bomba de
(complejo 4) multi subunidades y hemo a3 protones 2H+/2e-1
ATPasa F0/F1 (ATP Proteina transmembranal, Ninguno Bomba de
sintetasa) multi subunidades protones
3H+ / ATP

16. Comprobando la teoría de Mitchell. El enfoque respiratorio
• La mitocondria realiza reacciones químicamente favorables (oxidación de sustratos).
• Las reacciones están constreñidas y acopladas a una reacción química desfavorable (formar ATP)
• Si la mitocondria se daña mecanicamente, el acoplamiento se pierde.
• El efecto del ADP sobre la respiración puede repetirse hasta que se termine el oxígeno.
• La cantidad extra de oxígeno durante cada etapa es proporcional a la cantidad de ADP adicionada.
• El radio P:O es 2.5 para sustratos dependientes de NAD o 1.5 para succinato.
• Radio P:O es el número de moles de ADP convertido ATP por átomo de oxígeno reducido a
agua.
• Succinato no es un buen agente reductor como el piruvato y otros intermediarios de Krebs
• Hay menor energía liberada.

17. Comprobando la teoría de Mitchell. El enfoque funcional
Moléculas que afectan la función mitocondrial:
1. Bloqueadores de cadena respiratoria: cianuro, antimicina, rotenona y TTFA, bloquean la
respiración en presencia de ADP o desacoplantes.
2. Inhibidores de la fosforilación: Oligomicina, elimina la grafica de consumo de oxígeno
después de agregar ADP, pero no tiene efecto sobre la respiración estimulada por un
desacoplante.
3. Agentes desacoplantes: 2,4 dinitrofenol, CCCP, FCCP, disipan el acoplamiento entre cadena
respiratoria y el sistema de fosforilación
4. Inhibidores del transporte: ácido atractilosido, ácido bongkrekico , NEM.
Evitan la salida del ATP, u otras moléculas a través de la membrana.
5. Ionóforos: valinomicina, nigericina, hacen permeable a la membrana a compuestos que
ordinariamente no pasan por ella.
6. Inhibidores del ciclo de Krebs: arsenito, aminooxiacetato, bloquean una o más reacciones del
ciclo.

18. Agentes desacoplantes.
• Compuestos que no permiten el consumo de oxígeno.
• No se captura energía liberada durante la oxidación, se disipa como calor.
• Daño mecánico de la mitocondria también causan desacoplamiento.
La respiración desacoplada procede hasta un máximo y hasta que se consume
de todo el oxígeno.
2,4 Dinitrofenol: ionóforo.
DNOC: dinitro ortho cresol, insecticida. Relativamente débiles.
CCCP: carbonyl cyanide phenylhydrazones
Valinomicina: ionoforo de potasio, destruye ∆Em pero no ∆pH
Nigericina ionóforo antiporte H+ por K+. destruye ∆pH pero no ∆Em.

19. Inhibidores de la respiración.
Asociados a cambios espectrales en los componentes de las cadenas
transportadoras quedando oxidados o reducidos.
 El patrón de inhibición puede ser muy revelador y difiere de un compuesto a
otro.
Cianuro
• bloquea la respiración con todos
los sustratos haya o no ADP.
• La mayoría de los componentes
quedan reducidos.
• Esto sugiere que inhibe el grupo
hemo muy cerca del oxígeno
Antimicina A
• bloquea la respiración con todos
los sustratos. EXCEPTO los
artificiales (ascorbato + TMPD
(tetramethyl phenylenediamine) que
pasa electrones vía citocromo c.
• Citocromos a y c muestran su
espectro oxidado, pero los otros
componentes permanecen
reducidos.
• Bloquea del lado del sustrato del
cit c

20. Rotenona (insecticida orgánico)
• Bloquea sustratos dependientes de NAD
•Permite la oxidación del succinato.
•Todos los citocromos muestran espectro
oxidado.
TTFA (thenoyl trifluoroacetone)
• bloquea la oxidación de succinato pero
permite la oxidación de sustratos
asociados a NAD.
• La cadena se ramifica en canales a nivel
del lado del sustrato donde la antimicina
bloquea cit b

22. Componentes de las cadenas transportadoras de electrones. El modelo mitocondrial
Citocromos.
Hemoproteinas que transfieren electrones pertenecen a la familia de los citocromos.
Keilin,1925 describe un grupo de hemoproteinas intracelulares que pueden someterse a oxidación-
reducción.
Exhiben bandas de absorción entre 510 y 615 nm.
Se incluyen a todas las hemoproteínas intracelulares excepto hemoglobina, mioglobina, las
peroxidasas, catalasa, triptofano 2,3-dioxigenasa, proteínas hemo-tiolato (P-450) y las
nitrito y sulfito reductasas.
En consecuencia, en esta familia se encuentran también proteínas con funciones muy diferentes.
Varias enzimas también se conocen como citocromos: citocromo –oxidasa c (EC 1.9.3.1), L-
lactato deshidrogenasa (yeast cytochrome b2, EC 1.1.2.3) y el citocromo P-450 (EC
1.4.14.1).
Tipos de citocromos.
Actualmente se conocen cuatro grupos de citocromos:
Citocromos a: grupo prostético hemo a, el quelato del fierro es citoporfirina IX.
Citocromos b: protohemo [quelato: protoporfirina IX] carece de enlace covalenteentre la proteína y la
porfirina.
Citocromos c: enlaces covalente tioeter entre uno o ambas cadenas del protohemo y la proteína.
Citocromos d. Quelato tetrapirrolico como grupo prostético en el cual el grado de conjugaciónde los dobles
enlaces es menor que con las porfirinas, tetrahidroporfirina[isobacteriochlorins; heme d1, siroheme].

23. Grupo del Citocromo a.
Citocromo aa3. complejo proteínico con dos hemos a, uno de bajo spin (cit a)y uno de alto spin (cit
a3).banda alfa 605 nm.
Membranal,cataliza la oxidación por oxigéno, del cit c mitocondrial y de algunas bacterias
En la mayoría las posiciones 5 y 6 estan rodeados por aminoacidos y se evita la reacción con el oxígeno.
En la Hb hay una histidina en la posición 5 la posición 6 esta libre y permite la unión con el O2
Lo mísmo ocurre con este citocromo, reacciona con oxigeno molecular. En E. coli tanto cit d como cit o
son oxidasas terminales.
Grupo del Citocromo b
Citocromos b (cyt b) proteínas transportadoras de electrones con uno o dos grupos hemo b, unidos no
cavalentemente a la proteína.
El quinto ligando siempre es una histidina. Posee un amplio rango de propiedades y funciones en diversos
proceso de oxidoreducción.
P450 y sintasa del oxido nitrico (NOS), también se conocen como `citocromos b' Aunque su principal
función es catalítica. Deben llamarse `proteínas hemo-tiolato)
Citocromo b, presenta grupos vinil en laqs posiciones 2 y 4
Citocromo b1 en Escherichia coli
Citocromo b2 en levaduras.
Cytochrome b5 en microsomas eucariotes y citoplasma de eritrocitos.

24. Citocromo grupo c.
Es el más pequeño, (PM 12,000), en mitocondriaes el sustrato de la oxidasa terminal (EC
1.9.3.1) en la fosforilación oxidativa.
Soluble, de bajo spin, monohemoproteina (103-112 aa´s).
Potencial redox es 250 mV. Reducido tiene banda alfa 550 nm, beta 520 nm.
Cit c1, 30 kDa membranal mitocondrial, reducido tiene banda alfa 553.
Funciona como donador de electrones al cit c en mitocondria y bacterias.
La proteina que se encuentra en el complejo bc de las plantas verdes se conoce como
citocromo f.
Cit c pueden definirse como proteínas transportadoras de electrones con uno o mas grupos
hemo c, unidos a la proteína comunmente por dos enlaces tioeter por grupos SH de cisteina. El
quinto ligando del hemo siempre es una histidina.
Grupo Citocromo d.
Se describio al principio como citocromo/hemo a2.
Presente en muchas bacterias aeróbicas, especialmente cuando crecen en suministros limitados de
oxigeno.Escherichia coli y Aerobacter aerogenes.
En los complejos proteínicos de multisubunidades, 636 nm (oxidado) o 628 nm (reducido).Esta
asociado con otros grupos prostéticos.

25. Proteínas Fierro-Azufre (Iron-Sulfur Proteins, FeS Proteins).
Poseen Fierro pero no grupo hemo, en su lugar se encuentra unido a azufre
inorgánico.
Algunas veces se denominan genericamente como proteínas fierro no hemo (non-
heme-iron,NHI proteins).
Acarreadores de electrones, solo pueden transportar un solo electrón,aún cuando
tengan uncentro con 2 o 4 átomos de hierro.
El eloectrón es compartido entre los átomos de hierro: e- + Fe2+ = Fe3+
Variantes estructurales,la mas común Fe2S2 plana, la cuboide Fe4S4
Ambos se encuntran unidos a la proteína por 4 residuos de cisteina.
Estructuras de centros Fe-S.
A.- 2S-2Fe. B. 4S-4Fe.
Aunque contienen varios átomos de Fe, cada centro solo puede
acarrear un electrón a la vez. En las cadenas transportadoras
hay hasta 6 centro Fe-S

26. CoQ10 aislada por Dr. Frederick Crane,Wisconsin, U.S.A., in 1957.
1957, Professor Morton,England definio un compuesto obtenido del higado de
rata deficiente en vit A, como CoQ10.
Morton introdujo el termino ubiquinone, ubiquitous quinone.
1958, Karl Folkers en Merck, Inc., sintetizó y determinó la estructura química
precisa de CoQ10: 2,3 dimethoxy-5 methyl-6 decaprenyl benzoquinone.
Ubiquinona Coenzyme Q10 (CoQ 10)
Liposolubles,tipo vitamina, coenzima o precursores de coenzimas.
Se sietiza a partir de tirosina
Q10 es la coenzima de por lo menos tres complejos mitocondriales (I, II y III).
Los complejos mitocondriales
Su función es la transferencia de protones y electrones.
Se encuentra en todos los sistemas respiratorios celulares: ubiquinona en mitocondria,
plastoquinona en cloroplastos y menaquinona en bacterias.

27. Quinonas. Toman un H+ del medio acuoso por cada electrón que aceptan.
pueden acarrear ya sea uno o dos electroenes de cada a´tomo de hidrógeno.
Cuando donan sus electrones al siguiente aceptor, liberan protones.
Mitocondria ubiquinona (coenzima Q), plastoquinona en plantas
El tallo hidrofóbico son unidades de isoprenos (6-10)

28. Quinonas
Ubiquinona (UQ) acarrea
electrones de I y II al complejo
III.
La cola hidrofobico: UQ/UQH2
puede migrar en la membrana.
La reducción parcial de UQ genera
un radical ubisemiquinona
(UQH·), que es muy inestable y
debe ser reducido rapidamente a
UQH2.
Complejos I y II desembocan en la
poza de ubiquinol (UQH2)

29. Complejo I.
NADH dehydrogenase.
Remueve 2 e´s y los transfiere a la ubiquinona.
Los 2 e´s pasan a través de varias flavinas (FMN),
centros FeS y quinonas (UQ).
4 protones son bombeados a través de éste
complejo por cada NADH
Cuando los electrones llegan a la UQ, estyas
toman otros 2 protones del medio forman
ubiquinol (UQH2) (son diferentes de los del
NADH.
Se produce 1 UQH2/ NADH oxidado.
NADH poder reductor del C Krebs
Complejo II.
Succinato deshidrogenasa. Es la única
membranal del CK.
La oxidaciçon del succinato tiene un ∆G
pequeño para bombear protones.
Genera 1 UQH2 por succinato.
Los electrones pasan a Fe S Y LOS
PROTONES A FAD a la poza de UQH2 pool.

30. Complejo III.
Citocromo reductasa ( oxidoreductasa).
Bombea 4 H+ / UQH2 (incluyendo los 2 de los
complejos I o II a UQ).
Produce 2 cit-c RED (citocromo c reducido) por UQH2
oxididado.
El fierro del grupo hemo de cit b y c Fe3+ a Fe2+.
El complejo bombea 4 protones acoplandose al ciclo
Q, el cual le proporciona los 2 electrones de 1 UQH2
a 2 moleculas de cit-c, que solo reciben 1 electron.
Complejo IV.
Citocromo oxidasa (cyt-ox).
Bombea 2 H+ / 2 cit-cRED, y produce 1 H2O / 2 cit-
cRED oxidado.
Recibe electrones del cit c, el cual es una proteçina
pequeña y movil que difunde de III a IV.
Los electrones pasan a traves de citocromos a y
centros de ion cobre.
CuB y cit-a3 realizan la reducciçon de oxigeno a agua.
Cada NADH originalmente oxididado rinde 2
electrones, y son suficientes para reducir media
molçecula de O2 a H2O.
Se requieren 4 electrones, 2NADH, para reducir una
molecula completa de dioxigeno.

31. Complejo V.ATP sintasa (ATPasa F-tipo).
Convierte un gradiente de H+ en ATP
Produce ATP por 3 o 4 H+
Actúa como un motor: subunidad FO gira a medida
que pasan los protones y se sintetiza el ATP debido a
los cambios conformacionales que causa en F1.
Probablemente requiere 3 protones par formar una
molécula deATP, pero uno mas se requiere para
traslocar el ATP de la matriz, y ADP/fosfato

33. CADENA RESPIRATORIA BACTERIANA Ó
SISTEMAS RESPIRATORIOS BACTERIANOS
 Los Sistemas Transportadores de Electrones (STE) en los procariotes
básicamente están formados por los mismos tipos bioquímicos de moléculas.
 La diferencia es estructural, no funcional.
 Los principios de la teoria de Mitchell se aplican a todas las membranas
biológicas.
 Esto ha originado una gran diversidad de sistemas transportadores en las
diferentes especies de procariotes (archea y eubacteria).
 Más aún, una misma especie es capaz de modificar sus STE de acuerdo a
las condiciones en las que se encuentre.
 Los anaerobios facultativos son capaces de emplear Sistemas Respiratorios
específicos para condiciones muy particulares.

34. LOS SISTEMAS RESPIRATORIOS DE Escherichia coli.
 Deshidrogenasas.
 Componentes: Flavinas, centros Fe-S,
citocromos proteínas con molibdeno.
 Quinonas o ubiquinonas en la mayoría de
los casos.
 Principales oxidasas: cit o, cit d.
 Una oxidasa potencial,hidrogenasa,
también es una deshidrogenasa la cual
funciona con la formiato deshidrogenasa para
dar la actividad de formiato:H2-liasa.
 La presencia y concentraciones de
diferentes sistemas respiratorios estan
regulados por las condiciones de crecimiento,
permitiendo la ganancia neta de energía.
 Inducibles

35. Modularidad de los sistemas respiratorios bacterianos (E.coli).
Los electrones de los sustratos donadores viajan a través de las deshidrogenasas a una poza de quinonas común
(Q,ubiquinona; DMK dimetil metaquinona; MK menaquinona), de los cuales pasan a los aceptores finales vía
reductasas, de esta manera son capaces de ensamblar por la síntesis de las deshidrogenasas y reductasas
específicas en respuesta a la disponibilidad de sustratos y condiciones de cultivo específicos.

36. LOS SISTEMAS RESPIRATORIOS BACTERIANOS.
 Diversos constituyentes Flavoproteínas, Proteínas Fe-S, Quinonas y Citocromos.
 Cada bacteria expresa un solo tipo de quinona:Ubiquinona y Menaquinona.
Quinol oxidasas
ba
bb Citocromo c oxidasas
bo
d aa1
bd ba
Succinato baa
aa1
FDH caa1
cbb O2
Q/QH2 bc1 c caa
Formiato SDH
ca
HGasa Reductasas
H2
NO3, NO2, NO, S2O3, S, SO2,SO3,
FUMARATO
Sección Quinona Reductora
Amplia divergencia

37. Quinol oxidasas
ba
bb Citocromo c oxidasas
bo
d aa1
ba
Succinato bd
aa1 baa
FDH caa1
cbb O2
Q/QH2 bc1 c caa
Formiato SDH
ca
HGasa Reductasas
H2
NO3, NO2, NO, S2O3, S, SO2,SO3,
FUMARATO
Sección Quinona Reductora
Amplia divergencia
ección Quinona Reductasa.
ector de las Deshidrogenasas.
Permiten oxidar un amplio grupo de sustratos sin mediación del NAD+ excepto NADH DHasa
Para cada sustrato existe una Deshidrogenasa membranal que transporta 2 e´s a la poza de quinonas
Asociadas a la membrana y la mayoría a una quinona como aceptor.
Poseen grupos prostéticos variables: Fe-S, FAD, FMN, citc, cit b, etc.

38. El complejo V es la FoF1ATPasa que acopla la síntesis de ATP a la re-entrada de H+

40. E.coli.
F1: α 3β 3γδε α 3β 3 hexámero globular hueco
ocupado por γ.
F0: ab2c12 a 5 trans (30kD), b 1
transmembranal (17 kD), c 1 c/u (8kD).
F1: Síntesis de ATP, F0: transporte de H+
F1 y la Síntesis de ATP.
6 sitios de unión a nucleótidos en α 3β 3
β Sitios catalíticos. α papel incierto, la
no unión de nucleótidos, inhibe
hidrólisis pero no la síntesis de ATP.
MECANISMO DE SITIOS ALTERNANTES.
Boyer 1997. sitios catalíticos cambian de
conformación.
Diferentes afinidades por nucleótidos.
Open (O), Laxo (L), (T) Compacto.
O = vacío, L = ADP + P, T = ATP fuertemente
unido.
T cambia a O debido a la energía del
gradiente H+ y libera ATP, O en L.
Guerra G. y cols. BEB 2001 20 (2): 85-92

42. Mecanismo del cambio de conformación de la ATP sintetasa.
The binding change mechanism - Paul Boyer y John Walker (Nobel 1997)
· El gradiente de H+ origina un cambio de forma en el complejo F!.
· Tanto el ATP y ADP se unen a las tres subunidades beta
· Ocurren tres cambios de conformación para el complejo completo(F1F0),
abierto (O), flojito (loose) (L) y apretado (tight, T) en los sitios de unión.
· El flujo de protones origina que en cada subunidad cambie y se forma un enlace
fosfoanhidrido entre el Pi y ADP.
El potencial de membrana ayuda a crear un gradiente de alta concentracion dentro del
poro F0.
· La energía libre de la concentración de protones convierte al estado O, liberando ATP.

43. Acoplando la entrada de H+a la síntesis de ATP en OXPHOS

44. Acoplando la entrada de 3 moles de H+a la sintesis de un mol de ATP:
Es favorable ?

46. Copyright 1999. ASM Digital Image Collection. Terry
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