Biokemi 12

Question 1

Overordnede princip i elektrontransportkæden

Answer 1

Når der er ilt i cellen, så vil NADH+H+ og FADH2 aflevere elektroner til respirationskæden.

Disse elektroner er med til at skabe en H+ gradient mellem mitokondriets matrix og intermembranrummet.

Protron gradienten bruges til at drive en ATP pumpe.

Question 2

Respirationskædens fikserede komplekser

Answer 2

Kompleks I, Kompleks II, kompleks III og kompleks IV.

Glycerol-3-fosfatdehydrogenase og fedtacylhydrogenase.

Question 3

Respirationskædens mobile bærere

Answer 3

conenzym Q (Q) og cytokrom c (cyt c).

Question 4

Kompleks 1, 3 og 4.

Answer 4

De eneste komplekser der danner nok energi til pumpning af protoner

Question 5

Forskel på kompleks 1 og 3, og kompleks 4

Answer 5

Kompleks 1 og 3 pumper 4H+ ud, mens kompleks 4 pumper 2H+ ud, hver gang to elektroner transporteres.

Question 6

Hvor mange protoner skal bruges for at danne 1 ATP?

Answer 6

Ca. 4 protoner.

Question 7

Beskriv NAD+

Answer 7

Er et mobilt coenzym, der bærer elektroner som elektronpar bundet i en hydridion. Indeholder 2 elektroner i et H+, et H+ følger passivt med.

Question 8

FMN og FAD

Answer 8

Er prostetiske grupper i flavoproteiner, indeholder to elektroner og 2 H+.

Question 9

Prostetisk gruppe

Answer 9

En del af et protein der ikke er en aminosyre.

Question 10

jern og kobberholdige elektronbærere.

Answer 10

Jern kan bære elektroner ved at veksle mellem Fe3+ og Fe2+

Kobber kan veksle mellem Cu+ og CU2+.

Jern er mere typisk brugt end kobber, og jern kan binde sig til svovl og danne FeS.

Question 11

Ubiquinon

Answer 11

Kaldes også coenzym Q (CoQ) eller Q. Består af en quinon, tilbundet en lang hydrofob hale af isoprenenheder.

Findes i alle celler med mitokondrier.

Kan frit bevæge sig i mitokondriets indre membran på grund af den hydrofobe hale.

Bærer elektroner som elektronpar i 2H.

Kan oveføre elektroner en ad gangen.

Question 12

Respirationskæde kompleks 1.

Answer 12

I reaktionen overføres elektroner fra NADH+H+ til Q.

Kompleks 1 kan kun modtage elektroner fra NADH+H+ i matrix.

NADH+H+ kommer fra oxidation af fedtsyrer, citratcyklus, og fra cytosol elektroner fra glykolysen via malat-aspartat-vejen.

Kompleks 1 indeholder FMN, og mindst 6 Fe-S-centre.

NADH+H+ afleverer H- til FMN, og en H+ medfølger. FMN reduceres dermed til FMNH2.

FMNH2 afleverer de to elektroner en ad gangen til Fe-S-centre, hvormed disse reduceres, mens 2H+ frigives til omgivelserne.

Fe-S-centrene afleverer elektronerne til Q, som samtidigt optaget 2H+ fra omgivelserne.

Overførslen af elektroner fra kompleks 1 til Q frigiver energi til pumpning af 4 protoner fra matrix til cytosolsiden af den indremembran.

Question 13

Respirationskæde kompleks 2.

Answer 13

Elektroner overføres fra FADH2 til Q.
Elektronerne kommer fra Succinatdehydrogenase, der omdanner succinat til fumarat.

FADH2 sender elektronerne videre som en ad gangen til Fe-S-centre, H+ frigives til omgivelserne. Fe-S-centre overfører elektroner til Q, som samtidigt optager H+ fra omgivelserne.

Question 14

Komplekser der bruger FAD-enzymsystemer

Answer 14

Kompleks 2

Glycerol-3-fosfatdehydrogenase (der modtager NADH+H+ fra glykolysen).

Fedtacyl-CoA-dehydrogenaserne, som modtgaer elektroner fra oxidation af fedtsyrer i mitokondriets matrix.

FADH2 i disse komplekser sender elektronerne videre til Q via Fe-S-centre. Overførslen skaber ikke nok energi til at pumpe protoner.

Question 15

Respirationskæde kompleks 3.

Answer 15

Elektroner fra QH2 overføres til cytokrom c.

Elektronernes vej er QH2 –> Fe-S-centre, cytokrom b og cytokrom c1 –> cytokrom c.

H+ frigives til omgivelserne.

Overførslen skaber nok energi til at pumpe 4H+ ud.

Question 16

Respirationskæde kompleks 4.

Answer 16

Elektroner fra cytokrom c oveføres her til ilt.

Cytokrom bærer elektroner fra kompleks 3 til et kobbercenter i kompleks 4. Fra kobbercenteret overføres elektronerne til cytokrom a, videre til cytokrom a3-kobbercenter. Dette cytokrom a3-kobbercenter fastholder ilt, så overførslen af elektroner til ilt nemt foregår.

Iltmolekylet reduceres, hvorefter det optager H+ og bliver til vand.

Overførslen af elektroner fra cytokrom c til alt skaber energi til at pumpe 2H+ ud.

Question 17

Hvor mange elektroner og protoner skal der bruges for at reducere ilt til to vandmolekyler?

Answer 17

4e- + 4H+ + O2 –> 2H2O

Da NADH+H+ og FADH2 kun afleverer to elektroner til respirationskæden, så skal den køres igennem 2 gange for at iltmolekylet kan slippes som vand.

Question 18

H+ til en ATP

Answer 18

3 H+ gennem ATP-syntasen skaber 1 ATP.
Det kræver 1 H+ at sende en ATP ud og bringe en ADP ind.

Det kræver altså 3+1=4 H+ per ATP.

Question 19

ATP-syntase komplekset.

Answer 19

Består af en Fo (protonkanal) og en F1 (katalytisk enhed)

Question 20

F1 3 konformationer

Answer 20

1) konformation der binder ADP og Pi, kaldes L-konformationen.
2) En konformation der binder ATP, kaldt T-konformationen.
3) Har ikke affinitet for nukleotider, kaldes O-konformationen.

Question 21

Syntese af ATP

Answer 21

Når protoner går gennem Fo, så drejer F1’s gamma enhed. Hver proton drejer gamma enheden mellem en af dens 3 konformationer.

I L-konformation bindes ADP+Pi.
Så ændres den til T-konformationen, hvor de går sammen til ATP.
Så ændres den til O-konformationen, hvor ATP frigives.
Så ændres den tilbage til L-konformation, hvor den kan optage ADP og Pi igen.

En drejning på 120 grader skaber 1 ATP.

Question 22

Transporteren der står for transport af ATP og ADP over membranen

Answer 22

ATP:ADP-translokasen.

Den drives af membranpotentialet, da ATP har fire negative ladning, mens ADP har 3.

Question 23

Membrantransport af ortofosfat.

Answer 23

Fosfattranslokase importer Pi til matrix i symport med H+. Transporten drives af protonkoncentrationsgradienten.

Question 24

P:O ratio

Answer 24

Beskriver hvor meget ATP der dannes for hvert iltatom, som reduceres til vand.

P:O ratioen for NADH+H+ er 2,5, mens den er 1,5 for FADH2.

Forskellen er at elektroner fra FADH2 ikke løber igennem kompleks 1.

Question 25

Hvilket molekyle virker aktiverende på den oxidative fosforylering.

Answer 25

ADP.

Question 26

Hvad stopper elektronflow og respirationskæden?

Answer 26

pH gradient på mere end 2.

Question 27

Hæmmere af elektrontransportkæden

Answer 27

Kompleks 1: rotenon, amytal og piericidin A.

Kompleks 3: Antimycin A.

Kompleks 4. Cyanidioner, azidioner og kulmonoxid.

Question 28

Afkobling af respirationskæden.

Answer 28

Energi bruges ikke længere til at skabe en gradient, men i stedet til at danne varme, til termogenese.

Question 29

Overførsel af NADH+H+ fra cytosol til matrix

Answer 29

2 veje:

1) glycerol-3-fosfatvejen
2) Malat-aspartat-vejen.

Question 30

Glycerol-3-fosfatvejen

Answer 30

Elektroner fra NADH+H+ til DHAP –> DHAP reduceres til glycerol-3-fosfat –> Glycerol-3-fosfat afleverer elektroner til FAD i mitokondrie membran mod cytosol –> indgår i glycerol-3-fosfatdehydrogenasekompleks, der dannes FADH2. –> FADH2 afleverer elektroner til Q.

Ved overførslen af elektroner oxideres glycerol-3-fosfat til DHAP.

Question 31

Malat-aspartat-vejen.

Answer 31

Er langsommere end glycerol-3-fosfatvejen.

Her overføres elektroner fra NADH+H+ til oxaloacetat, ved hjælp af malat dehydrogenase.

Malat transporteres i antiport med Alpha-ketoglutarat ind i matrix.

I matrix afleverer malat elektronerne til NAD+, ved mitokondriel malatdehydrogenase, hvor der dannes oxaloacetat og NADH+H+.

Oxaloacetat bliver transamineret til aspartat, ved at modtage en aminogruppe fra glutamat, og transporteres ud i cytosol i antiport med glutamat.

I cytosol tilbageomdannes aspartat til oxaloacetat.

Question 32

Opsumering af fuldstændig forbrænding af glukose til CO2 til H2O

Answer 32

Glukose forbrændes aerobt til 30-32 ATP, afhængigt af om cellen bruger glycerol-3-fosfat eller malat-aspartat-vejen. CO2 frigives under citratcyklus og omdannelse til acetyl-CoA, mens vandet dannes i respirationskæden ud fra ilt samt elektroner og H+.

Question 33

Energiregnskab:

Answer 33

Aerob glykolyse: Der dannes 2 ATP og 2 NADH+H+. NADH+H+ kan blive til enten 3 eller 5 ATP afhængigt af deres transportvej. Det giver 5-7 ATP.

Pyruvathydrogenasen: 2 pyruvat omdannes til 2 acetyl-CoA. Her frigives 2 CO2, og dannes 2 NADH+H+, som kan afleveres til respirationskæden og danne 5 ATP.

Citratcyklus: 2 acetyl-COA oxideres til 4 CO2, 2 GTP eller ATP, 6 NADH+H+ og 2 FADH2. De 6 NADH+H+ vil danne 62,5=15 ATP. De to FADH2 vil danne 21,5=3 ATP. Her dannes altså 2 ATP/GTP, 15 ATP og 3 ATP, alt i alt 20 ATP.

Alle processerne giver til sammen 30-32 ATP.

Hvis man siger at NADH+H+ giver 3 i stedet for 2,5 ATP, og FADH2 giver 2 i stedet for 1,5, så fås i alt (10 NADH+H+3)+(2FADH22)+(4ATP eller 2 ATP+2 GTP)=36-38 ATP.