La fuerza protón-motriz

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11. Se lo llevó la corriente. ¿Cuál es el papel de los protones en
la síntesis de ATP por parte de la ATP sintasa F 1F 0? ✓ 3 y 4
12. Los opuestos se atraen. Un residuo de arginina (Arg210) de
la subunidad a de la ATP sintasa está cerca del residuo de aspartato
(Asp61) en el canal de protones que está comunicado
con la matriz. ¿Cómo podría la Arg210 ayudar al flujo de protones?
✓ 3
13. Subunidades c variables. Recordemos que el número de subunidades
c del anillo c parece estar comprendido entre 8 y 15.
Este número es importante porque determina el número de protones
que se tienen que transportar para generar una molécula
de ATP. Cada rotación de 360 grados de la subunidad g da lugar
a la síntesis y liberación de tres moléculas de ATP. Por tanto, si
hay 10 subunidades c en el anillo (tal y como se ha observado en
una estructura cristalina de la ATPasa de mitocondrias de levadura),
cada ATP generado necesita el transporte de 10/3 5 3,33
protones. ¿Cuántos protones se necesitan para formar ATP si el
anillo tiene 8 subunidades c? ¿Y si tiene 12? ¿Y si tiene 15? ✓ 3
14. A cada cual, según sus necesidades. Se ha observado que, a
menudo, las mitocondrias de las células musculares presentan
más crestas que las mitocondrias de las células hepáticas. Sugiera
una explicación. ✓ 4
15. Todo está conectado. Si se exponen mitocondrias que están
respirando activamente a un inhibidor de la ATP-ADP translocasa,
la cadena transportadora de electrones se detiene. ¿Por
qué? ✓ 4
16. Exagerando la diferencia. ¿Por qué la ATP-ADP translocasa
tiene que utilizar formas de ATP y de ADP libres de Mg21 ?
✓ 4
17. Carraca browniana. ¿Qué es lo que provoca la rotación de
las subunidades c de la ATP sintasa? ¿Qué es lo que determina
el sentido de giro? ✓ 3
18. Multiuso. Cite un ejemplo del uso de la fuerza protón-motriz
que no sea la síntesis de ATP.
19. Conexiones. ¿Cómo afecta la inhibición de la ATP-ADP translocasa
al ciclo del ácido cítrico? ¿Y a la glicolisis aeróbica? ✓ 4
20. Control respiratorio. La velocidad de consumo de oxígeno
por parte de las mitocondrias aumenta notablemente cuando
se añade ADP para descender después hasta su valor inicial
cuando el ADP añadido se ha convertido en ATP (ver la Figura
21.15). ¿Por qué disminuye la velocidad? ✓ 4
21. Lo mismo, pero distinto. ¿Por qué el intercambio eléctricamente
neutro de H 2
2PO4 por OH2 es indistinguible del simporte
eléctricamente neutro de H 2
2PO4 y H1 ?
22. En contra de lo que cabría esperar. En determinadas condiciones,
se ha observado que la ATP sintasa mitocondrial opera
en sentido inverso. ¿Cómo afectaría esta situación a la fuerza
protón-motriz?
23. No es un rumor sino una evidencia. Describa las evidencias
que respaldan la hipótesis quimiosmótica. ✓ 3
24. Imposición de un gradiente. Los mitoplastos son mitocondrias
que carecen de la membrana externa pero que siguen
siendo capaces de llevar a cabo la fosforilación oxidativa. Su-
ponga que introduce mitoplastos en un tampón a pH 7 durante
varias horas. A continuación, recupera rápidamente los mitoplastos
y los introduce en un tampón a pH 4 que contiene
ADP y P i. ¿Se sintetizaría ATP? Explique por qué. ✓ 3
Problemas de integración de capítulos
25. Obedeciendo las leyes de la termodinámica. ¿Por qué las subunidades
F 1 aisladas tendrán actividad ATPasa pero no actividad
ATP sintasa? Entonces, ¿por qué la enzima funciona en
las mitocondrias como una ATP sintasa?
26. ¿Etiología? ¿Qué quiere decir eso? La rotenona aumente la
susceptibilidad a la enfermedad de Parkinson ¿Qué indica este
hecho sobre la etiología de esta enfermedad?
27. El lugar correcto. Algunas quinasas citoplasmáticas, enzimas
que fosforilan sustratos a costa del ATP, se unen a canales
aniónicos dependientes del voltaje (VDACs, p. 351). ¿Cuál es la
ventaja de este tipo de unión?
28. Sin intercambio. Mediante la técnica del “knockout” se
pueden generar ratones que carecen por completo de la ATP-
ADP translocasa (ANT 2 / ANT 2 ). Curiosamente, estos ratones
son viables pero presentan los siguientes estados patológicos:
(1) niveles elevados de lactato, alanina y succinato en la
sangre; (2) poco transporte de electrones y (3) los niveles de
H 2O 2 en las mitocondrias son entre 6 y 8 veces más altos de los
observados en ratones normales. Sugiera una posible explicación
bioquímica para cada uno de estos síntomas. ✓ 4
29. Rutas alternativas. La señal metabólica más habitual de un
trastorno mitocondrial es la acidosis láctica. ¿Por qué? ✓ 4
Problema de interpretación de datos para atrevidos
30. Enfermedad mitocondrial. Se ha identificado una mutación
en un gen mitocondrial que codifica un componente de
la ATP sintasa. Las personas que presentan esta mutación padecen
debilidad muscular, ataxia y retinitis pigmentosa. Se
realizaron biopsias de los tejidos de tres pacientes que presentaban
esta mutación y se aislaron partículas submitocondriales
que eran capaces de sintetizar ATP a partir de succinato.
En primer lugar se midió la actividad de la ATP sintasa
tras la adición de succinato y se obtuvieron los siguientes
resultados.
Actividad ATP sintasa (nmoles de ATP formados min 21 mg 21 )
Controles 3,0
Paciente 1 0,25
Paciente 2 0,11
Paciente 3 0,17
(a) ¿Con qué fin se añadió el succinato?
(b) ¿Cuál es el efecto de la mutación sobre la síntesis de ATP
asociada al succinato?
A continuación se midió la actividad ATPasa de la enzima incubando
las partículas submitocondriales con ATP en ausencia
de succinato.