11. metabolism energetic
DESCRIPTION
biologie celularaTRANSCRIPT
-
Metabolismul energetic
-
Celulele (organismele vii) se supun legii a 2-a a termodinamicii (entropia crete).Celulele preiau energie (chimic, solar) -> cresc nivelul ordinii interne ->cedeaz cldur mediului. Pentru ntreg sistemul (celul + mediu) entropia crete.Energia este stocat n alimente sub form de legturi chimice (energie de legare)Reaciile chimice ce produc cldur sunt cuplate cu o cretere a ordinii moleculare.
-
Fotosinteza:
Energie (lumin) + CO2 + H2O -> zaharide + O2 + cldur
Respiraia:
Zaharide + O2 -> CO2 + H2O + energie
-
Surse de energie rezultate n urma procesului de digestiepolizaharide -> glucoza lipide -> acizi graiproteine -> aminoacizi
-
Surse de energieforma principala e glucozatransportata catre celule prin sangestocata in muschi si ficat sub forma de glicogenATP este produs mai rapid din polizaharide decat din grasimi/proteineDepozitele de PZ pot fi consumate in totalitatePolizaharide (carbohidrati)
-
Surse de energiestocate in tesutul adipos si muschicelulel musculare pot utiliza acizi grasi ca sursa de energieATP produs mai lent fata de PZfurnizeaza > din ATP in repaus, dar putin in timpul exercitiului fizic intensdepozitele nu pot fi utilizate in totalitateGrasimi (trigliceride)
-
Surse de energiedescompuse in aminoacizi in intestin, absorbiti si transportati in sangein principal rol anabolicpot furniza 5-15% din ATPProteine
-
MetanMetanolFormaldehidAcid formicDioxid de carbonOxidarea: pierderea de electroni, chiar si partiala (d+)dehidrogenareAdaptare dup Molecular Biology of the Cell 4th Ed., Bruce Alberts, Garland Science, 2002OX IDARE
-
ARDEREOXIDARE BIOLOGICEliberare exploziv a energiei
Eliberare treptat a energieiAdaptare dup Molecular Biology of the Cell 4th Ed., Bruce Alberts, Garland Science, 2002
-
Enzimele scad energia de activare necesara desfasurarii unei reactii -> catalizatoriSunt selective pentru un anumit substrat
-
G = energia libera (= H-TS)DGe o masura a schimbarii entropiei in urma desfasurarii unei reactiio masura a distantei unei reactii fata de punctul sau de echilibru
-
Pentru reaciile cuplate, DG se insumeaza. Per ansamblu o reactie este favorabila energetic daca DG e negativ.
-
Cuplarea reactiilor se realizeaza prin molecule purtatoare de energie (activated carrier molecules)Molecule mici, difuzeaza rapidEnergie stocata in legaturi chimice
-
fosfat anorganiclegturi fosfoanhidriceEnergieEnergie Riboz Riboz Adenin Adenin
-
Nicotinamid Adenin Dinucleotid (Phosphate)Adaptare dup Molecular Biology of the Cell 4th Ed., Bruce Alberts, Garland Science, 2002
-
Flavoproteine: FAD, FMNMolecule transportoare de electroniforma oxidatforma redusCitocromiUbiquinona
-
Energia rezultata prin hidroliza ATP este utilizata pentru sinteza de polimeri (polizaharide, polipeptide, AN)
-
Glicoliza anaerobGlucoza din sange este introdusa in citosol prin difuzie facilitata -> transportori pentru glucozainsulina si calciul cresc preluarea glucozei din sangefosforilarea glucozei (G6P) -> sechestreaza glucoza in citosol
-
Glicoliza anaerob- profit net: 2 mol. ATP - rezult 2 mol. piruvat
-
Glicoliza anaeroba
-
Glicoliza anaerobSe desfasoara in citosol, in absenta O2Dintr-o molecula de glucoza rezulta2 molecule de piruvat -> mitocondrie2 molecule de NADH -> mitocondrie2 molecule ATP
In conditii de anaerobioza prelungitapiruvat -> lactat (citosol)NADH -> NAD+
-
Reglarea glicolizeiConsumul de energie (ATP) este principalul factor de reglareFosfofructokinaza este principala enzima care controleaza (limiteaza) rata glicolizeiStimulatori: Pi, ADP, cresterea temperaturiiInhibitori: ATP, H+, insulina
-
Adaptare dup Molecular Biology of the Cell 4th Ed., Bruce Alberts, Garland Science, 2002Mitocondria
-
Complexul piruvat-dehidrogenaz - localizat n matricea mitocondrial - 24 subuniti E1, 24 E2 i 12 E3 - legtura dinte glicoliza anaerob i fosforilarea oxidativDecarboxilarea piruvatului
-
b oxidarea acizilor grai se desfoar n matricea mitocondrial - acizii grai intr sub form de Acil-CoA - rezult Acetil-CoA
-
Ciclul KrebsCiclul Krebs se desfoar n matricea mitocondrial - utilizeaz acetil-CoA rezulta 3 mol. NADH, una de FADH2 si una de GTP
sursa de oxaloacetat / cetoglutarat -> anabolism
-
Lanul transportor de electroni (respirator)
-
Lanul transportor de electroni (respirator)I. Complexul NADH dehidrogenazei800 kD22 proteine (7 autonome)1 centru flavinicCel putin 5 centre fier-sulfPreia e- de la NADH i i transfer ubiquinonei (CoQ)III. Complexul citocromilor b-c1 500 kD Cel puin 8 proteine (una autonom) Funcioneaz ca dimer (2x500 kD) 3 centre hemice; 1 centru fier-sulf Transfer e- de la CoQ la citocrom cIV. Complexul citocrom oxidazei (citocromilor a-a3) 300 kD 9 proteine (3 autonome) Funcioneaz ca dimer (2x300 kD) 2 citocromi, 2 centre cu Cu2+ Transfer e- de la citocrom c la oxigen, cu producerea de ap
-
Energia liber (kcal/mol)Direcia fluxului de electroniPotenialul redox (mV)Adaptare dup Molecular Biology of the Cell 4th Ed., Bruce Alberts, Garland Science, 2002ubiquinonCitocromul cdehidrogenaz
Complexul b-c1citocrom oxidaz
-
Componentele potenialuluimembranei mitocondriale interne ()
-
Spaiu intermembranarATP-sintaza
-
ATP sintaza (F0F1 ATP-aza) 500 kD Structur de b de tob (trunchi, gt i cap) Cel puin 9 proteine (2 autonome) Partea transmembranar (F0): canal protonic Gtul i capul (3a + 3b + 1g + + 1d + 1e): ATP sintazaFuncionarea presupune rotirea subunitii F1 ce cuprinde 3 situsuri catalitice Fiecare din situsurile catalitice trece prin trei conformaii succesive: deschis, lax, strnsF0 ATPaza
-
H Noji et al., Nature 386:299, 1997
-
Decuplarea lanului respirator de fosforilareCuplarea chemiosmotic (cuplarea lanului respirator cu fosforilarea din ATP sintaz) este esenial pentru producerea ATP;mpiedicarea acestei cooperri conduce la disiparea sub form de caldur a energiei acumulate n gradientul protonic;Decuplantul fiziologic, termogenina, asigur protecia termic a organismelor.
-
Cai anabolice
-
Stocarea energiei:glicogenlipide
-
Funciile mitocondrieiFunciile membranei mitocondriale externePermeabilitate controlat (porine)Acil-CoA sintazaCarnitin-aciltransferaza IInactivarea aminelor biogene (monoaminoxidaza)Utilizarea acizilor grai n ciclul Krebs
-
Funciile mitocondrieiFunciile compartimentului intermembranarCompartiment tampon (microclimat adecvat funcionrii mitocondriei)Adenilat kinaza (ATP + AMP = 2ADP)Nucleozid difosfokinaze
-
Funciile mitocondrieiFunciile matricei mitocondrialeCiclul acidului citric (ciclul acizilor tricarboxilici, ciclul Krebs) b-oxidarea acizilor graiBiosinteza proteinelorReplicarea i transcrierea ADN mitocondrial
-
Funciile mitocondrieiFunciile membranei mitocondriale interneTransportul de metaboliiAdaptare dup Molecular Biology of the Cell 4th Ed., Bruce Alberts, Garland Science, 2002
-
Funciile mitocondrieiFunciile membranei mitocondriale interne
2. Lanul transportor de electroni (lanul respirator)3. Producerea de ATP4. Cooperarea dintre lanul respirator i ATP sintaz
************************