oksidativna_fosforilacija-slajdovi-dinamicka_biohemija_pdf.pdf

OKOKSSIDATIVNA FOSFORILACIJAIDATIVNA FOSFORILACIJA

Struktura mitohondrija

Respiratorni lanac

STRUKTURA MITOHONDRIJA

KRISTEMEDJU-

MEMBRANSKIPROSROR

MATRIKS SPOLJNA MEMBRANA

UNUTRA[NJA MEMBRANA

MITOHONDRIJE

MATRIKS MATRIKS SPOLJNA MEMBRANA SPOLJNA MEMBRANA

UNUTRA[NJA MEMBRANA

UNUTRA[NJA MEMBRANA

50% lipida 50% lipida 25% lipida 25% lipida

NADH-dehidrogenazaAcil-S-CoA sintetaza

Fosfolipaza A

Nukleozid-difosfat kinaza

Gvo`dje-sumporni proteini

Citohromi b, c, a, a3

ATP sintaza

Karnitin-acil transferaza

Citrat sintaza

Enzimi Ciklusa limunske kiseline

Enzimi b-oksidacije masnih kiselina

locirane u blizini struktura koje zahtevaju ATP

GELGEL--faza; 50% proteina faza; 50% proteina

PORINIPORINI

RL

Unutra{nja membranamitohondrije

MatriksCitosol

DIHIDROKSIACETON FOSFAT

1 2

3-FOSFOGLICEROL

3-fosfogliceroldehidrogenaza

(mit.)

3-fosfogliceroldehidrogenaza

(cit.)

O

32CH2OPO

CH2OH

C

32CH2OPO

CH2OH

CHO H

NAD+

NADH + H +

3

e

FADH2

FAD

GLICEROFOSFATNI TRANSPORTER ELEKTRONAU INSEKATA

Oksalacetat

Aspartat transaminaza

Glutamat

Malat -a-ketoglutarni

nosa~

Glutamat -aspartat nosa~

2

5

a-ketoglutarat

Unutra{nja membrana mitohondrije

Matriks Citosol

Malat dehidrogenaza

MALAT-ASPARTATNITRANSPORTER ELEKTRONAU SISARA

COO

CH2

C H HO

COO

Malat

COO

CH2

C H HO

COO

Malat

COO

C

COO

O

CH2

CH2

a-ketoglutarat COO

C

COO

O

CH2

CH2

NAD+

NADH + H+

1

COO

C

COO

O

CH2

Oksalacetat

COO

C

COO

O

CH2

Malat dehidrogenaza

NAD+

NADH + H+

3

COO

H2N C H

COO

CH2

CH2

Glutamat COO

H2N C H

COO

CH2

CH2

6

Aspartat transaminaza

4

Asparat COO

H2N C H

COO

CH2

Asparat COO

H2N C H

COO

CH2

NADH-UBIKVINON-reduktaza

FMN; 6 do 7 gvo`dje-sumpornih proteina; 26 polipeptidnih lanaca

KOMPLEKS I

RESPIRATORNI LANAC U UNUTRA[NJOJ MEMBRANI MITOHONDRIJE

NADH dehidrogenaza

SUKCINAT-UBIKVINON-reduktaza

FAD; 3 gvo`dje-sumporna proteina; 5 subjedinica + Cyt b560

KOMPLEKS II

CITOHROM c-reduktaza

2 Cyt b; Cyt c1; FAD; 1 gvo`dje-sumporni protein; 10 subjedinica

KOMPLEKS III UBIKVINON-CITOHROM c-reduktaza

CITOHROM c-oksidaza

Cyt a; Cyt a3; 2 Cu2+

najmanje 8 subjedinica

KOMPLEKS IV

( - 0,315 V)

2e

CoQ

Kompleks I

+NADNADH

RESPIRATORNI LANAC U UNUTRA[NJOJ MEMBRANI MITOHONDRIJE

( + 0,045 V)

= - 69,5 kJ/mol ,oDG

= 0,360 V ,oD

FUMARAT

SUKCINAT FADH2

Kompleks II

( + 0,030 V)

2e


= 0,190 V ,oD

Kompleks III

CITOHROM c ( + 0,235 V)

= - 112 kJ/mol ,

oDG= 0,580 V ,oD

Kompleks IV

++

2H

( + 0,815 V)

H2O 2 O21

2e

(V),o

D

0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.2

0.4

Unutra{nja membrana mitohondrije

Matriks

Medjumembranski prostor

FeS

Q

Cyt c

Kompleks I +

2H

FMN

FeS

NADH + H+

NAD+

Kompleks II

Kompleks III Kompleks IV

2e FeS

FAD

Cyt c1

Cyt bL

Cyt bH FeS

Cyt a

Cyt a3

+4H

+4H

2e

++

2H H2O 2 O21

+2H

TOPOLO[KA ORGANIZACIJA RESPIRATORNOG LANCA MITOHONDRIJE

STRUKTURA SISARSKE Citohrom c oksidaze


Matriks

Unutra{nja membranamitohondrija

CITOHROM c

II, 26 kD

I, 57 kD

III, 30 kD

IV, 17 kD

V, 12 kD

VI, 9 kD VII, 6 kD

VII, 6 kD

N N

His

Fe

CH2

S

CH3

CH2 Met

CITOHROM c REAKTIVNI CENTRI Citohrom c oksidaze

N N

His

Fe N N

His

CITOHROM a

Citohrom c oksidaza

Cu

CuA

N

N His

N

N His

S

Cys

S

Cys

CITOHROM a3

Mesto prihvatanja elektrona

N N

His

Fe CuB

S

Cu

N

N

N

O O

Citohrom c oksidaza

PRENOS ELEKTRONA SA CITOHROMA c NA O2

++

4HCyt c O2Fe2+4 x + +Cyt c Fe

3+4 X 2 x H2O

ENZIM:

REDUKOVAN OKSIDOVAN

3 & 4

Od Cyt c preko Cyt a i CuA

7

Ferilni oblik

Dianjonski oblik kiseonika

5

4

2

e

1binuklearni kompleks

oksidovani

Cyt a3 i CuB

BCu Fe

2+3+

BCu Fe

+3+

redukovani binuklearni kompleks

BCu Fe

+2+

O2

8+

2H

2x H2O

OHFe 3+

BCu

2+HO

BCu

2+

HO

H

+H OFe 3+

OH

BCu

2+OFe 3+

O

Fe 2+ O

O B

Cu +

BCu

+

OFe 4+ 2

poluredukovani binuklearni kompleks

+H

MEHANIZAM REDUKCIJE O2 POMO]U Citohrom c oksidaze


e


e


e

1

2

3

4

1

2

++

4HCyt c O2Fe2+4 x + +Cyt c Fe

3+4 X 2 x H2O

,o

DG

(V)

ENERGETIKA TRANSPORTA ELEKTRONA

,o

D (akceptor) (donor)

F = Faraday-ova konstanta

,o

Dn = broj prene{enih elektrona

= standardni oksidoredukcioni potencijal

,o ,

o ,

o =

= n- F(96,494 kJ/mol V)

NADH= + 0,815 V O2

,o = - 0,315 V

,o

,o

D = + 0,815 V ( - 0,315 V) = + 1,130 V

,o

DG = 2- 96,494x x 1,130

,o

DG = 218,07 kJ/mol -

OKOKSSIDATIVNA FOSFORILACIJAIDATIVNA FOSFORILACIJAOKOKSSIDATIVNA FOSFORILACIJAIDATIVNA FOSFORILACIJA

ADP

+

(EGZERGONA REAKCIJA)

(ENDERGONA REAKCIJA)

POVEZANOST RESPIRATORNOG LANCA I SINTEZE ATP-a

,o

DG = 218,07 kJ/mol -NADH + H+

NAD+

2 O21 H2O +

RESPIRATORNI LANAC

BIOSINTEZA ATP-a

,o

DG = 30,5 kJ/mol +Pi+ + +

H ATP H2O +

+ NADH + H+

NAD+

+ 3 x ADP + 2 O2

1 3 x Pi+ 3 x ATP 4 x H2O +

OP[TA JEDNA^INA OKSIDATIVNE FOSFORILACIJE

Spolja{nja membranamitohondrija



Matriks

Visoka +H

ATP ADP + Pi

Niska +

H

+H

e

+ ++ ++ + + + +

H2O 2 O21

+H

+H

+H

+ ++ ++ + + + + ++ ++ + + ++ ++ + + ++ ++ +

POVEZIVANJE PROCESA PRENOSA ELEKTRONA I SINTEZE ATP-a

NADH + H+

NAD+

FMN

FMNH2

FeS

+2H

2e

FeS

2b

+2H

Q

QH2

+2H

2e

2b X

XH2

+2H

+2H c

a,a3 2e

a,a3

++

2H H2O 2 O21

MEHANIZAM REDOKS-PETLJE TRANSLOKACIJE PROTONA



Matriks

5

Podciklus 1

ISP

M at r i k s

Prenos sa Kompleksa I

QH2

1

e

+2H 3

Cyt c1

e

Q

4 bL

Q

bH 6

e

Q

7

Q

e e

QH2

M e dj u m e m b r a n s k i

prostor

2

CoQ CIKLUSTRANSPORTA ELEKTRONA

U Kompleksu III

5

Podciklus 2

ISP

Prenos sa Kompleksa I

QH2

1

e

+2H 3

Cyt c1

e

Q

4 bL

Q

bH 6

e Q

Q

e

e

QH2 2

8

+2H

reoksidacija

redukcija



Matriks +

nH

e

+nH

e

MEHANIZAM TRANSLOKACIJE PROTONA PREKO PROTONSKE PUMPE

Protonska pumpa

( - 0,315 V)

(V),o

D

0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.2

0.42e

CoQ

Kompleks I

ATP

ADP + Pi

+NADNADH

MESTA SINTEZE ATP-a U RESPIRATORNOM LANACU

( + 0,045 V)


= 0,360 V ,oD

ROTENON

FUMARAT

SUKCINAT FADH2

Kompleks II

( + 0,030 V)

2e

ATP

ADP + Pi


= 0,190 V ,oD

ANTIMICIN A

Kompleks III

CITOHROM c ( + 0,235 V)

ATP

ADP + Pi

= - 112 kJ/mol ,

oDG= 0,580 V ,oD

CIJANID

Kompleks IV

++

2H

( + 0,815 V)

H2O 2 O21

2e

ASKORBAT

Sinteza ATP-a0,15 V

o DG = 30,5 kJ/mol +,

HEMIOSMOTSKA HIPOTEZA SINTEZE ATP-a

da se povezivanje reakcija koje oslobadjaju energiju sa reakcijama koje je konzerviraju (sinteza ATP-a) odvija prekointermedijernih, visokoenergetskih stanja, a ne preko molekula sa visokom energijom

da elektrohemijski gradijent protona (H+ jona) kroz unutra{nju membranu mitohondrija obezbedjuje tok energije od transporta elektrona ka biosintezi ATP-a

1

2

3

4

- membrana mitohondrija predstavlja povezivaju}i mehanizam

uloga prenosioca elektrona u respiratornom lancu je da obezbedi aktivni transport H+ jona kroz unutra{nju membranu mitohondrija koja je nepropustljiva za ove jone

da elektrohemijski gradijent protona (H+ jona) omogu}ava sintezu ATP-a



Matriks

STRUKTURA ATP sintaze MITOHONDRIJA

F0

F1

F1-inhibitor

a

a

ab

bb

g

d

Pentakovalentni intermedijer

ADP

+Adenozin O

O

PO

O

O

PO

O

O

PO

O

OH+

H +

Pi

Adenozin O

O

PO

O

O

PO

O

O

P

O

O

HO

+H

Adenozin O

O

PO

O

O

PO

O

O

P

O

O +

ATP

HOH

HEMIZAM SINTEZE ATP-a

LO T

ATP

ADP+Pi

1

ADP+Pi

2

ADP+Pi

ATP

LO T

+H

ATP L OT

3

ATP H2O

Dalji tok procesa

L OT

ATP

KONFORMACIONE PROMENE b-SUBJEDINICA ATP sintaze TOKOM SINTEZE ATP-a

ADP-ATP TRANSLOKATOR LOCIRAN U UNUTRA[NJOJ MEMBRANI MITOHONDRIJE

ADPcytEverzija

+ ++ ++ + + + + + ++ ++ + + + +

1

ADP

1

ATP

Everzija

3

4

Matriks

Citosol

2 ADPmit

3

ATPmit

ADP

ATPcyt

ATP

ADP-ATP translokator

Medjumembranski prostor Matriks


POVEZANOST RESPIRATORNOG LANACA I OKSIDATIVNE FOSFORILACIJE

- Agensi koji razdvajaju procese (DINITROFENOL)

Visoka +

H Niska +H

NO2

OH

NO2

+ +

H

NO2

O

NO2

NO2

OH

NO2

+ +

H

NO2

O

NO2

MEHANIZAM RAZDVAJANJA RESPIRATORNOG LANCA I OKSIDATIVNE FOSFORILACIJE U BRAON MASNOM TKIVU

receptor

Plazma membrana Adenilat ciklaza

MITOHONDRIJA

H2O ++

2H 2 O2

1

+H

+H

+H

Respiratorni lanac

ATP sintaza

ADP+Pi ATP

+H

Termogenin

Norepinefrin

4x cAMP 4x ATP

SMK Triacilglicerol

Triacilglicerol lipaza

Protein kinaza

ATP ADP

Protein kinaza

+

Triacilglicerol lipaza P

+

+H

ATP

GTP

ADP

GDP

+

GRIZLI

Marmota marmotaMRMOT

Citellus citellusTEKUNICA

oksidativna_fosforilacija-slajdovi-dinamicka_biohemija_pdf.pdf

Documents