Mitochondrionale koolstofverbranding Flashcards
mitochondrionale koolstofverbranding
2 stappen
1) oxidatieve decarboxylering
= pyruvaat -> acetyl Co-A
2) krebscyclus
= oxidatie van acetyl Co-A tot CO2 & elektronen
-> cyclisch metabool
niet zuiver katabool want tussenproducten kunnen cyclus verlaten
andere substraten voor oxidatieve decarboxylering
1) vetzuren = beta-oxidatie
- in mitochondrionale matrix
–> vorming van NADH & FADH2 + acetyl-CoA
2) oxidatie van ketonlichamen
- in mitochondrionale matrix
- acetoacetaat & beta-hydroxybutaat + CoA => acetoacetyl-CoA => acetyl-CoA
3) oxidatie van aminozuren
tot (afh van soort aminozuur)
- pyruvaat
- oxaloacetaat
- alfa-ketoglutaraat
mitochondrion
functie
- oxidatie van koolstof van pyruvaat, vetzuren & aminozuren
- omzetting van energie in ATP
- regulatie pH & permebiliteit
–> 8 in matrix & 7 in intermembranaire ruimte = belangerijk voor gradient bij ATP-synthese
oxidatieve decarboxylering algemeen
pyruvaat + NAD+ + CoA <=> Acetyl-CoA + NADH + CO2
- redox
- metabolon = snelopeenvolgende reactie = weinig intermediaire producten
- gekatalyseerd door pyruvaatdehydrogenase-complex
stap 1-3 = vorming van Acetyl-CoA
stap 4-5 = cofactor opnieuw vormen
enzymen:
- E1 = pyruvaat dehydrogenase
- E2 = transactylase = acetyltransferase
- E3 = lipyldehydrogenase
stappen oxidatieve decarboxylering
- pyruvaat + TDP thiaminedifosfaat + H -> HETDP hydroxylethyl-TDP-intermediair + CO2
- gekatalyseerd door E1
- TDP = prosthetische groep = vitamine B1 of TPP = tiamine pyrofosfaat - HETDP + lipoamide -> Ylid + acetyl-dihydrolipoamide
- op E2 maar gekatalyseerd door E1
- lipoamide = lipoïnezuur + lysine van E2
- transfer van hydroethylgroep - acetyl-dihydrolipoamide + HS-CoA -> acetyl-CoA + dihydrolipoamide
- gekatalyseerd door E2 - dihydrolipoamide + FAD (E3) -> lipoamide + FADH2
- FADH2 + NAD+ -> FAD + NADH + H
oxidatieve decarboxylering regulatie
oxidatieve decarboxylering = irriversibele metabole stap
–> sterk gerugleerd
door de- & fosforylatie van E1
- PDK = pyruvaatdehydrogenasekinase
- serine in E1 fosforyleren = uitschakelen
- PDK 1 & 4 in mens
- stimulering door hoge verhoudingen: ATP/ADP, NADH/NAD, Acetyl-CoA/HS-COA - PDH = pyruvaatdehydrogenasefosfatase
- serine in E1 defosforyleren = activeren
- stimulering door: insuline, Ca, PEP & AMP - PDH defect
- acidose = verzuurd bloed door accumulatie ven lactaat
- misselijkheid, overgeven, ademhalingsproblemen, hartritme
- neurologische problemen -> problemen in motorisch systeem
krebscyclus algemeen
- stappen
- 1 = synthese van citraat
- 2-5 = verkrijgen van energie
- 6-8 = verkrijgen van oxaloacetaat - opmerkingen
- energie winst: 3NADH, FADH2, 2CO2 & GTP
- stappen 1, 3 & 4 = irriversibel = fluxcontrole
- alles behalve stap 5 in matrix (5 = binnenste membraan)
stappen 1-3 krebscyclus
- condensatie stap: acetyl-CoA +oxaloacetaat -> citraat + HS-CoA
- gekatalyseerd door citraatsynthase
- aldolcondensatie = C-C binding
- exergonisch door verbreking acetyl-CoA binding - isomeratie stap: citraat <=> cis-aconitaat <=> D-isocitraat
- gekatalyseerd door aconitase
- de & rehydratatie = H & OH wissel van plaats
- prochirale molecule: citraat = symetirsch -> assymetrisch door bindingsplaats van aconitase - 1e oxidatieve fosforylering: isocitraat + NAD -> NADH + oxalosuccinaat -> alfa-ketoglutaraat + CO2
- gekatalyseerd door isocitraatdehydrogenase
- isocitraat = C6 tricarbonylzuur
- alfa-keto = 2-oxo = C5 dicarbonylzuur
stappen 4-5 krebscyclus
- 2e oxidatieve fosforylering: alfa-ketoglutaraat + NAD + CoA -> succinyl-CoA + NADH + CO2
- gekatalyseerd door 60subeenheiden van 3 types
- E1 = alfa-ketoglutaraat dehydrogenase
- E2 = transsuccinylase
- E3 = lipoyldehydronase
- succinyl-CoA = hoog energetische E4 thioester-binding - fosforylering op substraatniveau: succinyl-CoA + GDP -> succinaat + GTP + CoA
- gekatalyseerd door succinyl-CoA-synthetase
__ - CoA verwijdering door Pi
- vorming succinyl-fosfaat = zuur-anhydride
- fosforyl aan His
- succinaat vrijgesteld
- fosforyl aan GDP = GTP
GTP + ADP <=> GDP + GTP
- gekatalyseerd door nucleosidedifosfokinase
- gelijke energie inhoud
stap 6-8 van krebscyclus
- 1e oxidatieve-stap: succinaat + FAD -> furamaat + FADH2
- FADH2 + Q10 -> QH2 + FAD
- gekatalyseerd door succinaatdehydrogenase
- FAD want succinaat slechte elektron donor
- in complex 2 van ocidatieve fosforylering
- verlies van 2x H+ & 2x e- - hydratatie-stap: furamaat + H2O -> L-malaat
- gekatalyseerd door door furmaat hydratase = furamatase
- transtoevoeging van water: H & OH als L - 2e ocidatieve-stap: L-malaat + NAD -> oxaloacetaat + NADH + H
- gekatalyseerd door malaatdehydrogenase
- redox
energiewaarde van elektrondragers
NADH = 2,5 ATP
FADH2 = QH2 = 1,5 ATP
-> pyruvaat = 5 ATP
-> acetyl-coA = 10 ATP
= per glycose = 2 x pyruvaat & 2 x actylcoa + ATP tijdens reacties
–> 32 ATP per glycose: in werlijkheid lager door inefficientie
NADH & FADH2 kunnen niet door membranen: malaat-aspartaat shuttle = energie verlies
-> anders: NADH = 3 & FADH2 = 2
