Elektron transport kæden (ETC) I:

Transkript

1 NAD + ½ O 2 H 2 O Matrix Bio3 målætn.: 2 Elektron transport kæden (ETC) I: Findes indlejret i den indre mitochondrie membran og består af 3 transmembrane komplekser, samt to mobile carriers: CoQ og Cyt C. Elektronerne doneres hele 9den videre i ETC, fordi den består af en række elektroncarriers med s9gende standard redoxpoten9ale ( ΔE 0 ). Terminalt i kmplx IV er O 2 den sidste elektron acceptor (ΔE 0 =+0,82V). Elektron overførslen sker spontant frigiver energi. NAD Kompleks I CoQ Kompleks III Kompleks IV IMM CytC IMS / Cytosol YMM

2 Bio3 målætn.: 4 ETC II: Energien, der frigives ved elektron overførsel i ETC bruges 9l at pumpe Protoner fra matrix 9l IMS/cytosol gennem kompleks I, III og IV. Der opbygges en Proton motorisk krah over IMM. Protonmot. krah = MembranpotenJale + Protongradient. Δp = Δφ + ΔpH ΔG ( 1 2 ) = zf(v 2 V 1 ) + RTln([ 2 ]/[H+ 1 ]) NAD ½ O 2 Matrix Kompleks I Kompleks III Kompleks IV IMM IMS / Cytosol 4 2 4

3 Bio3 målætn.: 5 Kobling Jl ATP syntese: Da IMM er impermeabel overfor, kan protonerne kun vandre 9lbage gennem kanaler, beregnet 9l transport af. ATP synthasen, indeholder en kanal (F 0 ). Når protonerne vandrer gennem kanalen mod ligevægt, er det en spontan process der frigives energi, som dernæst bruges Jl at drive ATP syntese. NAD ADP + Pi ATP NAD + ½ O 2 H 2 O F 1 Kompleks I CoQ Kompleks III Kompleks IV F 0 CytC 4 2 4

4 Bio3 målætn.: 6 ATP Synthasen: Kaldes også kompleks V. Struktur består af 2 domæner: F 0 : Sidder i IMM og indeholder kanalen. F 1 : indeholder de 3 kataly9ske β sites. De tre katalys9ske sites, befinder sig hver i een af de tre forskellige konforma9oner. O: Open ADP + Pi får adgang / lige dannet ATP forlader enz. L : Loose ADP + Pi binder svagt 9l det kataly9ske site T : Tight ADP + Pi ATP Herecer ændres det katalys9ske site igen 9l O og så fortsæeer syntesen. Der kræves ca. 4 ioner for at danne 1 ATP.

5 Bio3 målætn.: 3 FADH 2 som elektrondonor Jl ETC: FADH 2 succinatdh (=kmplx II), Glyverol 3P DH eller ETF:Q er perifære proteiner og kan IKKE pumpe protoner over membranen. Elektronerne doneres 9l CoQ og derecer videre i ETC, men der overføres altså ikke elektroner gennem kompleks I. Succinat Fumarat β oxidajon ½ O 2 Kompleks I Kmpl II (FAD) EFT:Q (FAD) CoQ Kompleks III Kompleks IV H 2 O Matrix IMM G3 DH (FAD) Glykolyse 2 CytC IMS / Cytosol 4

6 Bio3 målætn.: 7 Energiudbyfe ved NADH og FADH 2 som elektrondonor : NADH donerer al9d sine to elektroner 9l kompleks I. Der pumpes protoner gennem kmpleks I, III og IV: I alt pumpes 10 over IMM FADH 2 Donerer elektroner på et lavere energitrin, direkte 9l CoQ. Der pumpes kun elektroner gennem kompleks III og IV I alt pumpes 6 over IMM ATP udbyee: NADH: 10 /4 per ATP 2,5 ATP FADH 2 : 6 /4 per ATP 1,5 ATP

7 Bio3 målætn.: 8 Regulering af ox. phosphorylering: Respiratorisk kontrol: ETC hæmmes af ATP, da ATP ADP + Pi ATP Synthasen mangler substrat (ADP + Pi) og går derfor i stå Proton gradienten fortsæeer med at s9ge, ind9l den energi der skal bruges for fortsat at pumpe protoner fra matrix 9l IMS er større end den energi, der frigives ved elektron overførslen i ETC protonpumperne stopper elektronoverførsel i ETC stopper helt og forbruget af O 2 falder.

8 Bio3 målætn.: 10 Transport over IMM: IMM er impermeabel overfor polære molekyler og ladede par9kler. Derfor er det nødvendigt med særlige transport mekanismer. AnJporter: ANT Adenin nukleojd transporter, Translokerer ATP 4 9l IMS/cytosol, hvor der er posi9vt iit. matrix, i byee for ADP 3. ADP 3 IMS + + IMM Matrix ATP 4 Symportere: Benyeer gradienten over IMM, 9l at Pyruvat transportere disse ind i matrix. Pyruvat / Phosphat / (9l ATP Synthasen) HPO

9 Bio3 målætn.: 9 Ahoblere og hæmmere af ETC: Ahobler Eks: DNP = Dinitrophenol En svag upolær syre, som kan penetrere IMM og vandre ind i matrix. Pga. det mere basiske miljø, dissocierer DNP i matrix og afgiver en proton. Protonmotoriske krah udlignes udenom ATP Synthasen og der dannes varme i stedet for ATP ETC kører stadig. Hæmmere: Cyanid hæmmer ETC i kompleks IV. Samme forløb som anoxi: elektronerne vil gå i stå ved kmplx IV, og dermed ophører elektronoverførslen i ETC. Sålænge, der stadig er en protongradient fortsæeer ATP synthasen. Denne denne stopper også når protonerne i matrix og IMS, når ligevægt. ingen elektronoverførsel i ETC og med Jden; ophører oxidajv phosphorylering. Der findes mange flere hæmmere med samme effekt, f.eks. Malonat kompete9v hæmmer i kmplx II CO konkurrerer med O 2 i kmplx IV

10 Bio3 målætn.: 9 Thermogenesis: Der er hele 9den små huller i IMM, hvor kan vandre igennem. Når protonerne vandrer 9lbage 9l matrix udenom ATP synthasen, bruges energien ikke 9l arbejde, men 9l varme. I brunt fedtvæv findes specifikke proteiner, der fungerer som kanaler: Uncoupling proteins (UCP) også kaldet Thermogenin. Brunt fedtvæv findes især i spædbørn og dyr, der går i vinterhi. Om vinteren opreguleres ekspressionen af UCP, der sidder i IMM. Hermed vandrer 9lbage 9l matrix udenom ATP Synthasen. UCP er derfor en ahobler, der oerner koblingen mellem elektronoverførslen og ATP syntese : Der dannes varme og ingen ATP, ETC kører stadig.