Fundamento bioquimico-clinico en la intoxicacion por monoxido de carbono

ÍNDICE

OBJETIVOS        2

INTRODUCCIÓN        3

DESARROLLO        4

¿QUÉ ES LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA?        4

CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES        4

Componentes de la CTE        4

Inhibidores de la cadena de transporte de electrones        7

SÍNTESIS DE ATP        8

Inhibidores de la síntesis de ATP        9

INTOXICACIÓN POR MONÓXIDO DE CARBONO        10

CONCLUSIÓN        14

Referencias……………………………………………………....16

OBJETIVOS

Objetivo general: Explicar el fundamento bioquímico-clínico de las alteraciones en el metabolismo de la energía que ocurre en la intoxicación por monóxido de carbono

Objetivos específicos:

• Analizar el mecanismo de fosforilación oxidativa en la síntesis de ATP.
• Identificar la importancia bioquímica de la fosforilación oxidativa dentro del proceso de respiración celular.
• Definir e identificar los componentes de la cadena respiratoria.
• Analizar el mecanismo con el que funciona la cadena respiratoria.
• Fundamentar la importancia clínica de las alteraciones que se producen con la presencia de monóxido de carbono como inhibidor de la cadena respiratoria.

INTRODUCCIÓN

El cuerpo humano está formado por aproximadamente 30 billones de células, que son fundamentales para que la vida sea posible. Para que las células realicen sus funciones, necesitan energía obtenida mediante un proceso denominado respiración celular.  

La respiración celular es una de las vías más fascinantes de la Tierra y a su vez, una de las más complejas. El objetivo principal de la misma es obtener energía (ATP) a partir de la degradación de moléculas orgánicas y producir agua metabólica. Podemos dividir el proceso en 4 etapas o fases: glucólisis, oxidación del piruvato, ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs), y fosforilación oxidativa.

¿Alguna vez te has preguntado qué es lo que sucede exactamente con todo el oxígeno que respiramos? Pues resulta que la razón por la que necesitamos oxígeno es para que las células de nuestro cuerpo puedan usarlo durante la fosforilación oxidativa, la etapa final de la respiración celular.

La fosforilación oxidativa se conforma de dos componentes estrechamente relacionados: la cadena de transporte de electrones y la quimiosmosis.

 En la cadena de transporte de electrones éstos se transportan de una molécula a otra, y la energía que se libera cuando se transfieren los electrones es utilizada para formar un gradiente electroquímico. En la quimiosmosis, la energía almacenada en el gradiente se utiliza para sintetizar ATP.

El oxígeno se encuentra al final de la cadena de transporte de electrones, donde recibe electrones y recolecta protones para formar agua. Si el oxígeno no se encuentra ahí para recibir electrones (como cuando una persona no respira suficiente oxígeno, o respira otra sustancia tóxica), la cadena de transporte de electrones se detendrá y la quimiosmosis no sintetizará más ATP.

Sin el ATP suficiente, las células no podrán llevar a cabo las reacciones que necesitan para el correcto funcionamiento de la cadena de transporte de electrones e incluso podrían morir después de un cierto periodo de tiempo.

DESARROLLO

¿QUÉ ES LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA?

Se define a la fosforilación oxidativa como la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi acoplada a la transferencia de electrones desde un donador reducido a un aceptor final.

La fosforilación oxidativa se lleva a cabo en la mitocondria y la constituyen la cadena de transporte de electrones o también llamada cadena respiratoria y la síntesis de ATP a partir de la quimiosmosis.

CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES

La cadena de transporte de electrones es un sistema en el cual transferimos electrones, esto mediado por proteínas catalíticas que están acomodados en forma de secuencia en la membrana interna de la mitocondria. Las coenzimas reducidas que proceden de la glucólisis, del ciclo del ácido cítrico y de la oxidación de los ácidos grasos, son las principales fuentes de electrones: NADH y FADH.

La CTE produce un bombeo de protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembranal. Al haber mayor cantidad de protones en el espacio intermembranal y menos en la matriz mitocondrial se produce un gradiente electroquímico que se resuelve por medio de la ATP sintasa con la síntesis de ATP.

Componentes de la CTE

Los componentes de la CTE están organizados en cuatro complejos proteicos: I, II, III y IV dentro de la membrana mitocondrial interna. Estos complejos aceptan o donan electrones a los portadores de electrones relativamente móviles, coenzima Q también llamada ubiquinona (CoQ/UQ) y citocromo c.

Cada portador de la CTE puede recibir electrones de un dador de electrones y puede donarlos posteriormente al siguiente receptor de la cadena. Por último, los electrones se combinan con O2 y protones para formar agua metabólica. 

Estos son algunos de los componentes de la CTE:

• NADH -0.32
• FADH2 -0.06
• Coenzima Q -0.01
• Cit b +0.05
• Cit c1 +0.22
• Cit c +0.25
• Cit a-a3 +0.53
• O2 +0.82

Los cuatro complejos están ubicados en la membrana mitocondrial interna, pero la coenzima Q y citocromo c son móviles.

La coenzima Q se difunde con rapidez dentro de la membrana, mientras que el citocromo c es una proteína soluble. El flujo de electrones a través de los complejos I, III y IV da por resultado el bombeo de protones desde la matriz a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio intermembranal.

Complejo I

NADH deshidrogenasa

Cataliza la transferencia de electrones del NADH a la CoQ. Es el componente proteínico más grande de la membrana interna. Recibe electrones de NADH dejándolo como NAD+.

 Aquí ocurre el primer bombeo de protones desde la matriz hacia espacio intermembranal; los protones bombeados que son 4 pasan directamente al complejo III.

Complejo II

Succinato deshidrogenasa

A partir de la transformación de succinato a dumarato se obtiene la reducción de FADH2 a FAD, este se encarga de donar electrones a un grupo hierro azufre para pasar electrones a la CoQ y que esta se reduzca. Se considera como la segunda reacción del ciclo del ácido cítrico.

Complejo III

Citocromo bc1

Los citocromos son un conjunto de proteínas transportadoras de electrones que contienen un grupo prostético hemo semejante al que contiene la hemoglobina y la mioglobina.

La función del complejo III es transferir electrones de la coenzima Q reducida (UQH2) a una proteína llamada citocromo c; El citocromo c es un transportador móvil de electrones unido a la cara externa de la membrana interna mitocondrial.

El citocromo c saca los electrones del complejo y aquí ocurre el segundo lugar de acoplamiento donde se bombean 4 protones más y se mandan al complejo IV.

Complejo IV

Citocromo oxidasa

Es un complejo proteínico que cataliza la reducción de cuatro electrones de O2 para formar H2O. Contiene los citocromos a y a3 y tres iones de cobre.

Este complejo es el único transportador de electrones en el que el hierro hemo tiene un sitio de coordinación disponible que puede reaccionar directamente con O2 molecular, y por ello se denomina citocromo oxidasa.

 Aquí es el tercer lugar de acoplamiento, donde cuatro protones y cuatro electrones son impulsados a través del complejo IV desde la cara externa de la membrana mitocondrial interna hasta la matriz mitocondrial.

 Los electrones transportados, el O2 molecular y los protones libres se reúnen, y el O2 se reduce a agua. La citocromo oxidasa contiene átomos de cobre (Cu) que son necesarios para que tenga lugar esta complicada reacción. 

Inhibidores de la cadena de transporte de electrones

Se han identificado inhibidores específicos de sitio del transporte de electrones. Estos compuestos evitan el paso de electrones al unirse a un componente de la cadena, lo que bloquea la reacción de oxidación-reducción. Por consiguiente, todos los transportadores de electrones previos al bloqueo están completamente reducidos, mientras que los localizados tras el bloqueo están oxidados.

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