Oxidatieve fosforylatie Flashcards
oxidatieve fosforylatie algemeen
= ATP productie vanuit NADH & FADH/Q
= 90% van alle ATP productie
chami-osmotishe theorie = proton-motice force = peter mitchell
1) impermeabel binnenste mitochondrionale membraan
2) membraaneiwitten & shuttle systemen
3) protonen gradiënt = 10 voudig verschil (pH 8-7)
4) ATP productie door roterend kannaal van complex V
5) omzetting van ADP + P = ATP door ANT
fosfocreatine
= snelle ATP generatie bij anaërobe omstandigheden
- energie-reserve bij noodomstandigheden
- enkele seconden
- diagnostische test: myocardiaal defect & spierziektes
vrijkomst van energie bij het ETS
- verloop van elektronen
- complex I, III & IV
- totaal 220Kj/mol = 7xATP - door elektronendragers
- ubiquinone Q
- cytochroom Cyt C
- flavine adenine dinucleotide FAD
- flavine mononucleotide FMN
- ijzer-zwavel nanokristallen = Fe-Sclusters
- koper-gecomplexeerde eiwitten - reactie
- NADH + H + O -> NAD + H2O
- E0 = 1,14V
Complex I
= NADH:ubiquinone oxidoreductase
complex
- 14 homologe & 32 additionele subeenheden
- kleine arm L = membraangebonden = H/Na-antiport protontransferactiviteit
- grote arm L = in matrix = NADH dehydrogenase activiteit
- 8/9 bindende Fe-S-clusters
volledige reactie
1. overdracht van hydriide ion & 2 e- naar FMN
- NADH + H + FMN -> FMNH2
- NADH dehydrogenase
- overdrachten langs complex passeren
2. 1 per 1 vrijkomen van hydride ionen: FMNH2 -> FMNH -> FMN
3. opname door Fe-S-clusters
4. opname door Q ubiquinone
5. Q- semiquinone anion intermediar
6. QH2 ubiquinol
- naar complex 3
- door isopropeenstaart door membraan
7. structuur veranding van complex
8. 4 protonen per NADH naar intermembrainaire ruime
complex II
= succinaat:ubiquinone oxidoreductase
= succinaat dehydrogenase complex
complex
- 1 identieke multisubeenheden = succinaat dehydrogenasen
- 2 subeenheden = hoedje in matrix
- 1 subeenheid = membraan gebonden
- verbonden met stap 6 krebs
- overdracht 2e- & hydride van succinaat aan complex II
- reductie van FAD
- succinaat + FAD -> furamaat + FADH2
- door succinaat dehydrogenase
- succinaat slechte transfer = FAD idpv NADH & geen extra H-transport - overdracht naar serie Fe-S-clusters
- FADH2 + Q10 -> FAD + QH2
- QH2 naar complex 3
vorming QH2 ook nog door GPDH (glycerol-3-fosfaat dehydrogenase complex) <=> glyceraat-3-fosfaat dehydrogenase van glycolyse
complex III
= ubiquinol:cytochroom c oxidoreductase
= cytochroom bc1 complex
complex
- 2 b-types haemgroepen tussen 2 cyt ketens
- Fe vast aan HIS18 & MET80
- process = Q-cyclus = 2cycli
process
1. 2 x QH2 binding aan Q0 oxidatie zijde
2. QH2 -> Q- semiquinone
- oxidatie
- 4 x H+ voor gradient
- 4 x e- voor volgende cyclus
cytohroom weg
3. 2e- aan Fe-S-clusters in ISP-subeenheid
4. 2e- aan heamgroep met cyt ketens
5. 2 Cyt C1 + 2e- -> 2 Cyt C
ubiquinone weg
3. 2e- aan 2 verschillende type b-type heamgroepen
4. Q- semiquinone + 2e- -> QH2
complex IV
= cytochroom c oxidase
complex
- 2 reactieve centra
- O x Cu & O x Fe
- gecodeerd door mitochondrionaal DNA
process
- reactie: 4 cyt C + O2 + 8H -> 4 cyt + 2 H2O + 4H
1. binding cyt c oxidase x cyt c = vrijkomen 4e-
2. transfer van elektronen aan CUa zijde
- koper redox center = 2 koper ionen
- 1 elektron per keer
3. sequentieel doorgeven aan heam a prosthetische groep
4. transfer naar ander kopercenter
- a3-CUb bi nucleair center
- verschillend van CUa door andere E0 waarde
- E0 waarde via tyrosine residu = peroxide binding
5. vrijstellen water
- O + e- -> ROS superanion + e- -> H2O
- eerst aan CUb zijde
- dan aan Fe zijde
6. vrijstelling
- protonen gradient van 4H+ van cyt c
- door 10e- van complex I -> III
complex V
= mitochondrionale ATP synthase
complex
- protonen kanaal = FO transmembranair
- ATP synthese = F1 draaiklok
- 3 gamma-subeenheden
- draait 36° per proton
process
1. open configuratie
- gamma subeenheid op site gericht
- vrijstellen van ATP
- opname van ADP & Pi
2. half-gesloten configuratie
- ADP & Pi bijhouden & bindgen
3. gesloten configuratie
- ATP aamaak
respiratroire ontkoppeling
= niet bereiken van theoretische energie
- ATP transport systeem buiten matrix
- binnenste membraan = inpermeabel voor ATP door negatieve ladingen
- transport naar buiten door ANT adenosine nucleotide carrier
- flip-flopmechanisme: ADP+Pi/ATP-antiport
- verlies van 16% - uncoupling protein
- controleerbare protonen reflux = protonen lekkage die leid tot thermogenese
- UCP1 = bruin vet van baby verbranden tegen afkoeling
- UCP2&3 = thermoregulatie in spieren
- hogere expressie = minder efficiente energie productie maar hogere bescheming ROS
DNP
= dinitrophenol
- natuurlijke aanmaak
- controle van protonen reflux
- inofoor = verstoren van protonconcentraties
- in “goldlock zone” voor goede efficiëntie & lage ROS - DNP = explosief
- arbeiders in ammunitie fabrieken
- extra DNP in ademen
- lipofiel zwakzuur = diffusie door membranen mito
- explosieve proton drainage
- inefficiente verbranding
- agressieve vermagering
inhibitoren van ETS
- rotenon & amytal
- barbituraten
- complex I: NADH dehydrogenase inhiberen - antibiotica
- complex III
- remmen cyt reductase bij cyt b - cyanide, azide & CO
- complex IV
- remming cyt c oxidase
aanpassing van mito door sport
veranderingen
1. meer complexen
2. vorming van supercomplexen meest = I + III x 2 + IV
3. meest bijkomen I = bijna allemaal geassocieerd met andere
gevaar van ROS
vrijkomen = verkeerde werking tussen complex I/II & IV
1. 2 reactieve redox centra
- Fe & CUb
- elk reductie door 2xCyt C
2. eerste binding = peroxide binding
3. bijkomende binding = H2O vorming
- slechts 1 binding = partiele reductie
- ROS = superoxide anion radicaal
gevolgen
- aantasting membranen, DNA & eiwitten
- normaal = 2% in lichaam
- meer = verhoogde kans kanker, gedneratieve ziektes, inflammatie & vroegtijde veroudering
bescherming
1. SOD superoxide dimutase: 2 O2- + 2H+ -> O2 + 2 H2O2
2. catalase: 2 H2O2 -> 2 H2O + O2
3. glutathion reductase
4. UCP’s
mitochondrionale ziekten
- mitochondironaal = enkel moeder
- 1/5000 afwijkingen bij geboorte
- heteroplasmie = 1/2 allelen gemuteerd - werkende & niet werkende genen
- survival of the fittest
- sneldelende cellen = zuiveringrectie = minimaal heteroplasmie
- traagdelen = niet = hogere gevoeligheid - verminderde werking mito
- hogere werking lactaat
- acidose
- aantasting zenuwcellen = doofheid, blindheid & diabetes + hart & oogcellen
SOD
- superoxide dimutase
- 2 vormen
- SOD1 = koper-zink-afh
- SOD2 = mangaan-afh - ALS amytrofische lateraalsclerose
- mutatie SOD1
- autosomaal dominant
- productie toxische radicalen
- geen afname enzymatische activiteit
- aftakeling motorneuronen ruggenmerg = progressieve verlamming
- stephen hawkin
