oksidacinio fosforilinimo mechanizmas, jo reguliavimas, inhibitoriai ir atskyrėjai. ATP-ADP translokazė Flashcards
kur vyksta oksidacinis fosforilinimas ir su uo yra susietas?
Oksidacinis fosforilinimas vyksta mitochondrijose ir per vidinę membraną yra susietas su audinių kvėpavimu
kas geriausiai paaiškina oksidacinio fosforilinimo mechanizmas? kaip paaiškina?
Oksidacinio fosforilinimo mechanizmą geriausiai paaiškina 1961 m. Piterio Mičelo paskelbta chemoosmozinė hipotezė, už kurią 1978 m. jis gavo Nobelio premiją. Pagal ją, cheminiuose junginiuose sukaupta energija, paverčiama elektrocheminio potencialo energija, o ši jau yra naudojama konkretaus cheminio junginio sintezei.
kokia yra chemoosmozinė hipotezė, kas jos metu vyksta ir kas yra sukuriamas. Elektrocheminio protonų gradiento (potencialo) sandara, išraiška ir dydžiai.
Chemoosmozinė hipotezė. Membranoje esančia audinių kvėpavimo grandine tekant elektronų srautui, protonai yra išpompuojami iš matrikso į tarpmembraninę ertmę (3 vietose, ar 2 vietose). Dėl to tarpmembraninė ertmė parūgštėja, o matriksas pašarmėja – sukuriamas pH gradientas. Vidinė membrana nepraleidžia atgal į matriksą protonų ir todėl jų perteklius kaupiasi išorinėje vidinės membranos pusėje, suteikdamas jai teigiamą krūvį. Matrikse susidaro protonų stygius ir vidinė membranos pusės įgyja neigiamą krūvį. Taip susidaro elektrinių potencialų skirtumas. Elektrinių potencialų skirtumo ir pH gradiento suma sudaro elektrocheminį protonų gradientą (potencialą), kuris išreiškiamas mV. Jis lygus maždaug 0,22V. ATP sintezei reikalingas 0,17 V pokytis, tad elektrocheminio potencialo dydis yra pakankamas, kad vyktų ATP sintezė.
fosforilinimo (oksidacinio) schema?
-
kas sudaro atp sintazę - V audinių kvėpavimo gr. komplesą?
Elektrocheminis potencialas verčia protonus grįžti į matriksą, o vidinė membrana praleidžia juos tik tam tikrose vietose, kur yra specialūs protoniniai kanalai F0. Jie skrodžia vidinę membraną ir užsibaigia matrikse sferine struktūra F1. F0 ir F1 jungia dar centrinis ir periferiniai stiebeliai. Visa tai sudaro ATP sintazę (F0F1-ATPazę) – baltyminį kompleksą, kuris katalizuoja ATP sintezę. Kartais jis įvardinamas kaip V audinių kvėpavimo grandinės kompleksas.
kas sudaro Fo - protonų kanalą?
F0 – protonų kanalas, sudarytas iš trijų rūšių hidrofobinių subvienetų (1 a, 1 b ir 12 c).
kas sudaro F1 kompleksą, kokios grandinės ir ką jos formuoja/reguliuoja?
F1 kompleksą sudaro 5 rūšių PP grandinės – 3 α, 3 β, 1 γ, 1 δ ir 1 ε:
;šešios (α ir β) grandinės suformuoja katalizinį centrą;
;γ grandinės paprastai reguliuoja protonų patekimą į F1 subvienetą;
;δ ir ε grandinės užtikrina sąveiką su F0 kanalu.
ATP sintazės veikla, eiga
Protonai F0 kanalu patenka į katalizinę F1 dalį ir aktyvina ten esantį neorganinį fosfatą, atplėšdami nuo jo vandenį. Tada F1 konformuojasi ir prijungia jau aktyvų fosfatą prie ADP. Susidaro ATP, kuris atpalaiduojamas matrikse. Fermentinis kompleksas ATP sintazė anaerobinėmis sąlygomis gali katalizuoti ir grįžtamąją reakciją.
ATP sintazės veiklos schema
-
ATP/ADP translokazės paskirtis, vieta, reikšmė?
Matrikse susidaręs ATP turi išeiti iš matrikso, kad išneštų energiją, reikalingą ląstelių egzistavimui. ADP vėl turi patekti į matriksą, nes jis reikalingas ATP sintezei. Jeigu išorinė mitochondrijų membrana lengvai praleidžia molekules iki 600kDa dydžio, tai vidinė membrana nepasižymi tokiu pralaidumu. Vidinėje membranoje yra pernašos baltymai (translokazės), kurie perneša tam tikras molekules į matriksą arba iš matrikso. Viena tokių translokazių – ATP/ADP translokazė, kuri išneša ATP iš matrikso ir kartu įneša lygiavertį ADP kiekį. ATP/ADP translokazė sudaro maždaug 14% viso mitochondrijos baltymų kiekio, ji yra homodimeras, sudarytas iš dviejų maždaug 30 kDa dydžio subvienetų ir turi vieną nukleotidų sujungimo vietą. Toje vietoje matrikse prisijungia ATP, vyksta subvienetų konformacija, ir ATP atlaisvinamas į tarpmembraninę ertmę, o iš ten lengvai pereina į citozolį. Tada toje vietoje prijungiamas ADP, subvienetai vėl konformuojasi ir atlaisvina ADP matrikse.
nuo ko priklauso oksidacinio fosforilinimo greitis?
Oksidacinio fosforilinimo greitis priklauso nuo substratų koncentracijos ir nuo energijos poreikio.
kas nusako ląstelės energijos būseną? (yra to rodiklis), kas nutinka jam keičiantis į vieną ir į kitą pusę?
ATP santykis su ADP ir Pn yra ląstelės energijos būsenos rodiklis ([ATP]/[ADP][P]). Jeigu santykis yra didelis, tai rodo, kad visa ADP yra fosforilinta. Jeigu naudojama daugiau ATP, tai ATP koncentracija mažėja ir daugėja ADP. ADP yra vienas iš oksidacinio fosforilinimo substratų, todėl tokiu atveju pagreitėja kvėpavimas ir santykis atkuriamas. Tais atvejais, kai labai kinta energijos sąnaudos, šitas santykis keičiasi mažai, nes yra sureguliuota substratų oksidacija ir oksidacinio fosforilinimo greitis. Jeigu yra mažai ADP, tai elektronų ir protonų pernaša sulėtėja, padidėjus ADP kiekiui, jis vėl fosforilinimas ir substratų oksidacija pagreitėja.
kas yra elektronų pernašos inhibitoriai, jų veikla.
elektronų pernašos inhibitoriai – inhibuoja audinių kvėpavimo grandinės atitinkamus fermentinius kompleksus, apie kuriuos jau kalbėta. Ir slopina ne tik audinių kvėpavimą bet ir oksidacinį fosforilinimą.
protonų judėjimas visoje kvėpavimo grandinėje
Visoje kvėpavimo grandinėje einant elektronams audinių kvėpavimo grandine nuo NADH protonai pumpuojami į tarpmembraninę ertmę trijose vietose - per I, III ir IV kompleksus. Nuo FADH2 dviejose vietose – per III ir IV kopleksus. Yra manoma, kad šituos protonus perneša tam tikri baltymai, arba baltymo polipeptidiniai fragmentai, kertantys vidinę mitochondrijų membraną, jie yra vadinami protonų siurbliais. Jeigu kuris nors audinių kvėpavimo grandinės kompleksas yra slopinamas, tai elektronų srautas toje vietoje nutrūksat.
kokie yra I fermentinio komplekso slopikliai yra?
I fermentinio komplekso slopikliai yra:
;rotenonas – insekticidas;
;amitalas – barbituratų grupės vaistas;
;demerolis.
