Respiracijski lanac i oksidacijska fosforilacija Flashcards
1
Q
Što je okidacijska fosforilacija?
A
- proces u kojem ATP nastaje kao posljedica prijenosa
elektrona s NADH i FADH2 na O2 putem serije nosača elektrona
2
Q
Čovjek dnevno treba 83kg ATP-a, a ima samo oko 250g. Kako se taj ATP stvara?
A
- recikliranjem ADP u ATP
- svaka molekula ATP se reciklira 300 puta na dan
3
Q
Zašto su NADH i FADH2 bogati energijom? I kako se ta energija oslobađa i za što se koristi?
A
- jer sadrže par e- visokog potencijala prijenosa
- ti elektroni se koriste za redukciju O2 -> tu se oslobađa energija->koja se koristi za stvaranje gradijentap+ i onda sintezu ATP-a
4
Q
Kroz šta se odvija prijenos elektrona sa reduciranih enzima na molekulski kisik?
A
- kroz transportne proteinske komplekse na unutrašnjoj membrani mitohondrija
5
Q
Koji događaj pokreće sintezu ATP-a?
A
- prijenos elektrona uzrokuje izbacivanje protona iz matriksa mitohondrija u međumembranski prostor
- posljedica toga je smanjena konc. H+ (p+) iona i nastaje električno polje u kojem je strana matriksa negativna
- radi izjednačavanja naboja, protoni se vraćaju u matriks
- vraćanje p+ pokreće sintezu ATP
6
Q
Koja je razlika potencijala između O2 i NADH koja pokreće elektrone u respiracijski lanac?
A
1.14V
7
Q
Od koliko i kakvih komponenti se sastoji respiracijski lanac?
A
- 4 proteinska kompleksa
- 3 protosnke crpke i 1 fizička poveznica s CLK
8
Q
Koja su tri proteinska kompleksa(protonske pumpe) respiracijskog lanca?
A
1 NADH-Q-oksidoreduktaza
3. Q-citokrom
c-oksidoreduktaza
4. citokrom C-oksidaza
9
Q
Koji je četvrti proteinski kompleks(nije protonska pumpa) u respiracijskom lancu? Što on radi? Zapravo kompleks II
A
- sukcinat-Q-reduktaza,
- sadržava sukcinat-dehidrogenazu (enzim CLK u čijoj reakciji nastaje FADH2
)
- elektroni s
FADH2 ulaze u lanac prijenosa e- na mjestu Q-citokrom c-oksidoreduktaze
10
Q
Koji je naziv kompleksa u koji su udruženi kompleksi 1,2 i 3 respiracijskog lanca?
A
Respirasom
11
Q
Što prenosi elektrone s jednog kompleksa na drugi u respiracijskom lancu?
A
- specijalni nosači elektrona ili pokretljivi nosači elektrona
12
Q
Koja molekula prenosi elektrone sa kompleksa I->III i sa kompleksa III->IV?
A
- I->III = koenzim Q ili ubikinon
- III->IV = citokrom c
13
Q
Kako je građen NADH/NAD+ i koji dio je reaktivan?
Što prim pri oksidaciji NAD+?
A
- nikotinamid-šećer-fosfat-fosfat-šećer-adenin
-reaktivni dio je nikotinamidni prsten(derivat piridina) - vodikov ion H- tj dva elektrona i H+
14
Q
Kako je građen FMN/FMNH2 i FAD/FADH2? Što prima FAD i FMN?
A
- adenin-sečer-fosfat-fosfat-5C(3 sa oh)- izoaloksazinski prsten
- reaktivni dio je izoalksazinski prsten
- pri oksidaciji primaju dva H atoma tj dva e- i 2H+
15
Q
Što je Q ili koenzim ubikinon? I u kojim oksidacijskim stupnjevima može postojati?
A
- kinonski derivat s repom od izoprenskih jedinica
- hidrofoban
- 3
1. potpuno oksidirano stanje(Q)
2. semikinonski oblik(HQ)
3. reducirani oblik:ubikinol(QH2)
16
Q
Kako izgleda Fe-S kao prostetička skupina respiracijskog lanca?
A
- Fe-S klasteri - Fe-S + nehemsko željezo
- npr. 1 ion željeza koordiniran sa sulfhidrilnim skupinama 4 Cys ostatka
- unutar tih kompleksa željezo se izmjenjuje između Fe2+ i Fe3+(nema promjene u H)
17
Q
Čemu služe citokromi?
A
- prijenosu elektrona koji sadrže hem kao prostetičku skupinu
18
Q
Što i kako se odvija na 1.kompleksu u respiracijskom lancu?
A
- prijenos elektrona s NADH na koenzim Q
- prijenos 2e- i 2H: NADH->FMN(nastaje FMNH2)->Fe-S klaster-> koenzim Q
- koenzim Q prima i reducira se u QH2(napušta kompleks i odlazi u hidrofobnu sredinu membrane)
- prolazak elektrona dovodi do izbacivanja 4 vodikovih iona iz matriksa mitohondrija
19
Q
Koja dva procesa katalizira enzim 1. kompleksa respiracijskog lanca, NADH-Q-oksidoreduktaza?
A
- egzergon->prijenos e- s NADH na ubikinon
- endergon ->prijenos p+ iz matriksa u međumembranski prostor
20
Q
Što se odvija na 2.kompleksu u respiracijkom lancu?
A
- sukcinat-Q-reduktaza
- u reakciji CLK(sukcinat-dihidrogenaza, oksidacija sukcinata u fumarat) nastaje FADH2
- e- sa FADH2 idu: Fe-S->ubikinon
- nastaje reducirani oblik ubikinol(QH2)
21
Q
Zašto oksidacijom FADH2 nastaje manje molekula ATP nego oksidacijom NADH?
A
- jer sukcinat-Q-reduktaza NE prenosi p+ u međumembranski prostor, a to je događaj koj pokreće sintezu ATP-a
22
Q
Što se odvija na 3.kompleksu respiracijskog lanca?
A
- Q-citokrom c-oksidoreduktaza
- sadrži s vrste citokroma: b i c1
- prenosi e- s QH2 na oksidirani Cit c(protein topljiv u vodi)
- protok elektrona uzrokuje izbacivanje 2H+ na citoplazmatsku stranu(4 protona)
23
Q
Što označava kinonski ciklus? Na što upućuje elektrone?
A
- označava mehanizam prijenosa e- sa QH2 na citokom c
- dvije molekule QH2 vežu se za kompleks III. i predaju po dva elektrona i protona
- usmjerava elektrone s nosača za parove elektrona na nosače pojedinačnih elektrona
24
Q
Što se događa na 4. kompleksu respiracijskog lanaca?
A
- citokrom c-oksidaza
- prijenos e- sa citokroma c na kisik
- za redukciju kisika potrebna su 4e-(sa citokorma) i 4H+(iz matriksa)
- sudjelovanje O2 čini aerobne organizme aerobnim
25
Za prijenos jedan para e- potrebno je koliko protona kroz koji kompleks?
4 H+ kroz kompleks I
4 H+ kroz kompleks III
2 H+ kroz kompleks IV
26
Zašto je kisik idealni krajnji akceptor za elektrone?
Jer ima visok afinitet za elektrone
27
Prijenos 4e- vodi do nastanka H2O, što prijenos 1e- i 2e- vodi nastanku?
- nataju toksični spojevi
- 1e- = superoksidni ion(O2-)
- 2e- = peroksidni ion(O22-)
28
Koji enzimi omogućuju zaštitu od oksidacijog oštećenja uzrokovano reaktivnim kisikovim vrstama?
- peroksid-dismutaza
- katalaza
29
Kako se zove kompleks na kojem se odvija sinteza ATP-a i gdje se nalazi? Što radi?
- ATP-sintaza(kompleksV)
- povezuje energiju spontanog protoka protona sa sintezom ATP-a
- na unutrašnjoj membrani mitohonrdija
30
Na što se misli pod proton-motornom silom? Od kojih dvije komponenti se sastoji i koja je uloga sile?
- nejednaka raspodjela protona između
matriksa i međumembranskog prostora
- 2 komponente: kemijski gradijent(pH) i gradijent naboja(protoni)
- uloga gradijenta nije stvaranje ATP-a nego da stvoreni ATP oslobodi sa ATP-sintaze
31
Što povezuje kemiosmotska hipoteza?
- egzergonu oksidaciju NADH i endergonu fosforilaciju ADP
32
Koji još gradijent postoji osim kemijskog i nabojnog u respiracijskom lancu? Kako nastaje, čemu služi?
- elektrokemijski
- pumpanjem protona u međumembranski prostor slobodna energija prijenosa elektrona je sačuvana
- gradijent služi za sintezu ATP-a
33
Kako je građena ATP-sintaza?
- od F0 i F1 podjedinice
- F0 = tri podjedinice(1a,2b,10c -hrvatski), uronjena u unutrašnju membranu mitohondrija -->protonski kanal kompleksa
- F1 = 5 vrsta polipeptidnih lanaca(3alfa, 3beta, gama, delta, epsilon)izbočena u matriks--> katalitička aktivnost
34
Podjedinica B ATP-sintaze može mijenjanjem svoje konformacije obavljati koja tri zadatka? Kako se zove pojedina konformacija za pojedini zadatak?
1. labava(L)= vezanje ADP i Pi
2. tijesna(T)=s inteza ATP
3. otvorena(O) = otpuštanje TP
35
Koje interakcije između podjedinicama ATP-sintaze uzokuju promijenu konformacija?
- rotacija y podjedinice pokreće konformacijske prijelaze podjedinice B
36
Što pokreće rotaciju podjedinice gama u ATP-sintazi?
- gibanje protona iz intermembranskog prostora u matriks
37
Koliko je potrebno protona za sintezu1 ATP-a?
4 protona
38
Koliko protona mora biti izbačeno u
intermembranski prostor, a koliko ih se mora
vratiti u matriks za sintezu ATP, ako je donor
elektrona NADH ili FADH2?
- za NADH: 10 protona/4 protona za prolaz kroz ATP-sintazu = 2,5 ATP
- za FADH2: 6 protona/4 protona za prolaz kroz ATP-sintazu = 1,5 ATP
39
Što su dekopulatori?
- tvari koje razdvajaju oksidaciju od fosforilacije
- sprječavaju sintezu ATP na način da onemogućuju stvaranje gradijenta protona
40
Što se događa prilikom trovanja dekopulatorima?
- prijenos e- teče normalno ali ATP-sintaza ne može normalno sintetizirati ATP
- gubitak respiracijske kontrole
- troše se velike količine goriva ali se ne energija ne skladišti u obliku ATP, nego se otpušta u obliku topline
41
Zašto neki organizmi odvajaju fosforilaciju od oksidacije? Koji su to organzimi i kako to rade?
- da proizvedu toplinu
- novorođenče čovjeka i životinje koje hiberniraju
- u smeđem adipoznom tkivu nalazi se mnoštvo mitohondrija čija membrana sadrži velike količine proteina(kanala)termogenina tj- UPC1
42
Kako djeluje protein termogenin? I kada se aktivira kod čovjeka?
- tokom protona kroz termogenin(UPC1) energija se rasipa kao toplina
- aktivira se kada temp. počne padati
43
Koja je još jedna važna uloga respiracijskog lanca osim prijenosa elektrona?
- regeneracija citoplazmatskog NAD+ da bi se glikoliza mogla nesmetano odvijati u aerobnim uvjetima
44
Kako se uz pomoć respiracijskog lanca regenerira citoplazmatski NAD+?
- unutarnja mitohondrijska membrana nepropusna je za NADH i NAD+
- kroz membranu mitohondrija prolaze samo elektroni s NADH, a ne sam NADH
- dva prijenosna sustava:
1. malat-aspartatni prijenosni sustav (jetra, bubreg i srčani mišić)
2. glicerol-fosfatni prijenosni sustav (skeletno mišičje, mozak)
45
Kako je ulazak ADP u mitohonrdiji povezan s izlaskom ATP?
- putem ADP-ATP-translokaze
- enzim koji omogućuje da ATP izađe samo ako ADP uđe u mitohondriji
46
Kako je uspostavljena kontrola oksidacijske fosforilacija?
- e- ne teku na O2 ako se istovremeno ADP ne fosforilira u ATP
- konc. ADP-a kontrolira potrošnju kisika tj. brzinu reakcije - što je veća konc. ima manje ATP-a te treba više energije
