Homeostas på cell- och vävnadsnivå Flashcards
Under homeostatiska förhållanden, hur ser förhållandet mellan ATP och ADP ut mellan mitokondrien och cytosol?
10:1 mellan ATP (utanför mitokondrien) och ADP (inuti mitokondrien).
Beskriv bilden.
Acyl-CoA går in i mitokondrien, där den initialt genomgår beta-oxidation och producerar acetyl-CoA. a-CoA kan sedan användas i citronsyracykeln, där isocitratdehydrogenas är ett hastighetsbegränsande steg där NADH produceras. Vätejonerna härifrån kommer sedan att användas för att bygga upp en protongradient.
Vätejonerna följer sin koncentrationsgradient, vilken består av ett högre pH på insidan samt en extremt låg membranpotential (-180 mV). Detta görs så att vätejonerna sugs in, och ger energi till ATP-syntetaset.
ADP används härinne för att bilda ATP, med energin från vätejonerna. ATP transporteras ut, samtidigt som att ADP transporteras in. Detta möjliggörs genom att ATP är mer negativt laddat än ADP, så mitokondrien “skyr” ATP.
Skulle cellens konsumtion av ATP att öka så kommer det innebära att även ADP utanför ökar. Detta möjliggör en snabbare transport av ADP in till mitokondrien, vilket gör processen effektivare. Det finns även en viss allosterisk modulering från ATP, och vid minskat ATP så kommer citronsyracykeln att gå snabbare.
Vad sker vid en hjärtinfarkt?
Hjärtinfarkt -> brist på syrgas. Det finns inget substrat, och då får vi ett problem där elektrontransportkedjan inte fungerar.
pH-gradienten över membranet kommer att kollapsa, eftersom inget H frigörs. Vi kommer dock ha en viss elektrisk gradient, eftersom den inte endast beror på skillnaden av H utan beror även på transportörer i membranet och joner. Det blir dock problematiskt för ADP- och ATP-produktionen.
Det blir också en “bakåtstoppning” i systemet. Citronsyracykeln fortsätter initialt att producera NADH, men kommer till slut att få slut på NAD+. Vi kan inte ladda med protoner, och därmed inget NAD+.
Fortgår det under en längre tid så har vi massa högenergetiska elektroner i elektrontransportkedjan utan någonstans att ta vägen. Till slut så kommer de ta vägen, genom att bilda fria radikaler. De läcker alltså, och ställer till med skada i cellen.
En kort katastrof med brist på syrgas = no problemo. En längre katastrof = muy problemo!
Fortsätter katastrofen så kollapsar även membranpotentialen, vilket leder till en situation där vi ej längre har en fungerande ADP/ATP-transportör. Vi får alltså inget utbyte, utan får i princip samma koncentration ADP/ATP på in- och utsidan.
Detta gör så att den reversibla ATP-syntetasen sker åt andra hållet, så den använder ATP mot ADP och H+. Vi får alltså en enorm ATP-brist.
Beskriv två typer av fysiologisk hypertrofi.
Till följd av aerob träning så får man frisättning av GH, vilket leder till frisättning av IGF-1, som gör så att hjärtmuskelcellerna hypertroferar (de får mer kontraktila protein, och blir starkare helt enkelt).
En typ av GH (PGH) produceras i placentan i samband med graviditet. Lite mer hypotetiskt, men borde vara så.
Beskriv fysiologisk hypertrofi med fokus på IGF-1.
Fysiologisk hypertrofi är alltså beroende av IGF1. IGF1 binder sin receptor (IRS1), och via fosforylering av AKT1 så motverkar den nedbrytning av proteiner samt hämmar en hämmande faktor (mTOR) vilket gör att vi får en ökad syntes och minskad nedbrytning av kontraktila element.
Utöver IGF-1 så finns det ett annat sätt för fysiologisk hypertrofi att ske, vilken?
Från proteiner i Z-band. De reagerar på belastning, och gynnar då produktion av kontraktila element.
Vad för effekt har agonister på hypertrofi?
Oftast patologisk hypertrofi. De aktiverar G-proteinkopplade kanaler. Vid påverkade stressystem så kommer det att leda till en icke-reversibel hypertrofi. När hypertrofin fortskrider så kan det bli problem med att syresätta den, och vi får en hypoxi.
Beskriv mekanismerna bakom hypertrofin
Vid patologisk hypertrofi så kan det bli problem med syresättningen, och man får hypoxi. Det finns dock en viss tillgång på syre. Beskriv vad som sker.
Hypoxi, lite begränsat syrgas, så att den sista biten av elektrontransportkedjan är lite sämre. Detta återspeglas i att vi får en liten brist för isocitratdehydrogenas, och vi får en lite långsammare citronsyracykel. Vi får alltså en minskning av substratet som görs av enzymet: a-ketoglutarat som är väldigt viktigt för att berätta för cellen att det finns en syrebrist.
Beskriv hypoxi-inducerad faktor signalering.
I grunden har man produktion av HIF 1a, när man har tillräckligt med syrgas och a-ketoglutarat. Har man tillräckligt av a-ketoglutarat så får man hydroxylerat HIF1a, och sedan ubiquitinerat HIF 1a som då bryts ned.
Vid brist på a-ketoglutarat och syrgas så blir det mindre hydroxylering, och därmed en minskad nedbrytning av HIF1a.
Det kan då bilda ett komplex med HIF 1B, som fungerar som transkriptionsfaktor. Detta leder till anaerob anpassning, samt signalering för mer EPO.
