Biokemi 12 Flashcards
Overordnede princip i elektrontransportkæden
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.
Respirationskædens fikserede komplekser
Kompleks I, Kompleks II, kompleks III og kompleks IV.
Glycerol-3-fosfatdehydrogenase og fedtacylhydrogenase.
Respirationskædens mobile bærere
conenzym Q (Q) og cytokrom c (cyt c).
Kompleks 1, 3 og 4.
De eneste komplekser der danner nok energi til pumpning af protoner
Forskel på kompleks 1 og 3, og kompleks 4
Kompleks 1 og 3 pumper 4H+ ud, mens kompleks 4 pumper 2H+ ud, hver gang to elektroner transporteres.
Hvor mange protoner skal bruges for at danne 1 ATP?
Ca. 4 protoner.
Beskriv NAD+
Er et mobilt coenzym, der bærer elektroner som elektronpar bundet i en hydridion. Indeholder 2 elektroner i et H+, et H+ følger passivt med.
FMN og FAD
Er prostetiske grupper i flavoproteiner, indeholder to elektroner og 2 H+.
Prostetisk gruppe
En del af et protein der ikke er en aminosyre.
jern og kobberholdige elektronbærere.
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.
Ubiquinon
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.
Respirationskæde kompleks 1.
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.
Respirationskæde kompleks 2.
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.
Komplekser der bruger FAD-enzymsystemer
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.
Respirationskæde kompleks 3.
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.
Respirationskæde kompleks 4.
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.
Hvor mange elektroner og protoner skal der bruges for at reducere ilt til to vandmolekyler?
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.
H+ til en ATP
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.
ATP-syntase komplekset.
Består af en Fo (protonkanal) og en F1 (katalytisk enhed)
F1 3 konformationer
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.
Syntese af ATP
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.
Transporteren der står for transport af ATP og ADP over membranen
ATP:ADP-translokasen.
Den drives af membranpotentialet, da ATP har fire negative ladning, mens ADP har 3.
Membrantransport af ortofosfat.
Fosfattranslokase importer Pi til matrix i symport med H+. Transporten drives af protonkoncentrationsgradienten.
P:O ratio
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.
Hvilket molekyle virker aktiverende på den oxidative fosforylering.
ADP.
Hvad stopper elektronflow og respirationskæden?
pH gradient på mere end 2.
Hæmmere af elektrontransportkæden
Kompleks 1: rotenon, amytal og piericidin A.
Kompleks 3: Antimycin A.
Kompleks 4. Cyanidioner, azidioner og kulmonoxid.
Afkobling af respirationskæden.
Energi bruges ikke længere til at skabe en gradient, men i stedet til at danne varme, til termogenese.
Overførsel af NADH+H+ fra cytosol til matrix
2 veje:
1) glycerol-3-fosfatvejen
2) Malat-aspartat-vejen.
Glycerol-3-fosfatvejen
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.
Malat-aspartat-vejen.
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.
Opsumering af fuldstændig forbrænding af glukose til CO2 til H2O
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+.
Energiregnskab:
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.
