29. Bioenergetics og oxidativ metabolism

Question 1

I mitokondrier; beskriv kort mekanismen for oxydativ fosforylering

Answer 1

ADP + uorganisk P –> ATP

Energi stammer fra H+ i indre mitokondriel membran (IMM)
En del af elektrontransportkæden –> sidste trin forbrænder ilt.

Størstedelen af cellens ATP dannes ved oxydativ fosforylering.

Question 2

I mitokondrier; beskriv kort mekanismen for substratfosforylering

Answer 2

Danne ATP eller GTP

Ved at energien overføres direkte fra en metabolit (et substrat) til ADP el. GDP.

Question 3

Under elektrontransporten frigives energi, hvad bruges energien til?

Answer 3

Energien bruges til at pumpe protoner fra matrix til cytosolsiden af indre mitokondriel membran, IMM.

Tilbageflowet af protoner gennem ATP-syntasen driver syntese af ATP.

Question 4

Hvor mange H+ pumper de forskellige complekser?

Answer 4

1,3,4

Compleks I:
4H+

Compleks II:
0

Compleks III:
4H+

Compleks IV:
2H+

Compleks V:
0

Question 5

Hvor mange H+ skal bruges til dannelse af ATP

Answer 5

4 H+ = 1 ATP molekyle

Ca. 4 opdæmmede H+ til dannelse af 1 ATP.

Question 6

Hvor mange elektroner og dermed ATP får man fra
NADH + H
FADH2

Answer 6

NADH: 10 H+ = 2,5 ATP

FADH: 6 H+ = 1,5 ATP

Question 7

Hvordan reguleres oxydativ fosforylering?

Answer 7

Ved respiratorisk kontrol:

Mangel på ADP hæmmer protonflowet gennem ATP-syntase –> stejl protongradient = respirationskæden stopper, da den ikke kan pumpe protoner

Question 8

Hvordan kan man hæmme oxydativ fosforylering?

Answer 8

Giftstoffer kan forhindre elektronoverførsel i respirationskæden:
- Protongradient etableres ikke.

Afkoblingsmolekyler udligner protongradient:
- Transporterer de dæmmede opdæmmede protoner tilbage til matrix uden om ATP-syntase

Question 9

Hvad bruges afkoblingsproteiner til?

Answer 9

Afkoblingsproteiner bruges til at stimulere termogenese (varmedannelse) i kroppen.

Question 10

Nyfødte har høje koncentrationer af afkoblingsprotein (UCP 1) i mitokondrierne i deres fedtvæv.
Beskriv proteinets funktion og fysiologisk virkning

Answer 10

Afkoblingsproteinet sidder i den indre membran og tillader H+ diffunderer ind i matrix uden at syntisere ATP.

Energien, som frigøres ved H+ diffusion, bliver til varme i stedet for ATP, da nyfødte har brug for energi til opretholde varme fremfor energi til at bevæge sig.

Question 11

Hvordan transporteres ATP ud af mitokondrierne og hvordan transporteres ADP og uorganisk P (fosfat) ind?

Answer 11

• ATP transporteres over indre membran i antiport med ADP
• Uorganisk P transporteres over indre membran til matrix i symport med H+

Både ATP, ADP og P kan frit diffundere gennem ydre membran i mitokondrierne

Question 12

Cofaktor NAD:
Er det et coenzym eller en prostetisk gruppe?

Forklar for NAD:

• Om det indeholder strukturelementer, der er essentielle i ernæringsmæssig henseende.
• De oxidoreduktaser som NAD betjener.
• Reaktionsligninger, herunder elketronstøkiometri, for de redox-processer som NAD deltager i

Answer 12

Coenzym for mange dehydrogenaser (fx malat-dehydrogenase)

Overfører 2 elektroner og 2 protoner:
Malat + NAD –> Oxaloacetat + NADH2

Nicotinamid er vitamin B3

Question 13

Cofaktor FMN:
Er det et coenzym eller en prostetisk gruppe?

Forklar for FMN:

• Om det indeholder strukturelementer, der er essentielle i ernæringsmæssig henseende.
• De oxidoreduktaser som FMN betjener.
• Reaktionsligninger, herunder elketronstøkiometri, for de redox-processer som FMN deltager i

Answer 13

Prostetisk gruppe i NADH2-dehydrogenase

Både FMN og FAD overfører 2 elektroner og 2 protoner:
Succinat + FAD –> Fumarat + FADH2

Riboflavin er vitamin B2

Question 14

Cofaktor FAD:
Er det et coenzym eller en prostetisk gruppe?

Forklar for FAD:

• Om det indeholder strukturelementer, der er essentielle i ernæringsmæssig henseende.
• De oxidoreduktaser som FAD betjener.
• Reaktionsligninger, herunder elketronstøkiometri, for de redox-processer som FAD deltager i

Answer 14

Prostetisk gruppe i i mange dehydrogenaser (fx Succinatdehydrogenase)

Både FMN og FAD overfører 2 elektroner og 2 protoner:
Succinat + FAD –> Fumarat + FADH2

Riboflavin er vitamin B2

Question 15

Cofaktor coQ:
Er det et coenzym eller en prostetisk gruppe?

Forklar for coQ:

• Om det indeholder strukturelementer, der er essentielle i ernæringsmæssig henseende.
• De oxidoreduktaser som coQ betjener.
• Reaktionsligninger, herunder elketronstøkiometri, for de redox-processer som coQ deltager i

Answer 15

Coenzym for oxidation af FMNH2 i NADH2-dehydrogenase
Coenzym for oxidation af FADH2 i mange dehydrogenaser (fx FAD og FMN)

Overfører 2 elektroner og 2 protoner:
FADH2 + coQ –> FAD + coQH2

coQ er ikke et vitamin

Question 16

Cofaktor Fe-porphyrin:
Er det et coenzym eller en prostetisk gruppe?

Forklar for Fe-porphyrin:

• Om det indeholder strukturelementer, der er essentielle i ernæringsmæssig henseende.
• De oxidoreduktaser som Fe-porphyrin betjener.
• Reaktionsligninger, herunder elketronstøkiometri, for de redox-processer som Fe-porphyrin deltager i

Answer 16

Prostetisk gruppe i mange cytochromer (fx cytochrom c)

Overfører 1 elektron:
coQH2 + Fe3+porphyrin –> coQ + 2Fe2+porphyrin + 2H+

Fe2+/Fe3+ og porphyringruppen er ikke et vitamin, men skal tilføres med kosten