Lantul Respirator 2011

Click here to load reader

  • date post

    01-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    60
  • download

    8

Embed Size (px)

description

Lantul Respirator 2011

Transcript of Lantul Respirator 2011

  • Curs 4

    Lanul transportorilor de electroni mitocondrialInhibitori i decuplani ai LR

  • Valorile D G0` pentru reaciile de hidroliz ale unor compui macroergici i ale unor compui care nu sunt macroergici.

  • Sinteza ATP n celulele animale se face prin:

    fosforilare la nivel de substrat;fosforilare oxidativ.

  • Sinteza de ATP prin fosforilare la nivel de substrat2 reacii n glicoliz:-acid 1,3 bisfosfogliceric acid 3-fosfogliceric- acid fosfoenolpiruvic acid piruvic

    1 reacie n ciclul Krebs:-transformarea succinil~CoA acid succinic

  • Sinteza de ATP prin fosforilarea oxidativ n lanul respirator

    ADP + P ATP

    NADH 3 moli ATPFADH2 2 moli ATP

  • Utilizarea metabolic a celorlali nucleozid trifosfaiUTP este utilizat pentru activarea glucozei la derivatul UDP-glucoz

    CTP este utilizat n metabolismul lipidic

    Att ATP ct i GTP se utilizeaz pentru sinteza legturilor peptidice

    Nucleozidtrifosfatii cu riboz si dezoxiriboz particip la sinteza acizilor nucleici

    Legturile macroenergice din aceti NTP provin tot din ATP prin reacia catalizat de nucleozid difosfat kinaz:NDP + ATP ADP + XTP

  • Lanul transportorilor de electroni mitocondrial

  • 1.Lanul respirator mitocondrial sau

    lanul transportorilor de electroni

    LR este etapa final a unor procese oxidative din celulele aerobe

  • echivalenii reductori (protoni sau electroni) provenii din substraturi reduse sunt transferai pe O2 pe care l reduc (reducere tetravalent), cu formare de ap:

    O2 + 4e- + 4 H+ 2 H2O

  • Substraturile reduse (SH2):GlucideLipideProteine sunt oxidate enzimatic (cel mai frecvent prin dehidrogenare)

    ENERGIE

  • echivalenii reductori din substraturile reduse sunt transferai de dehidrogenaze specifice pe coenzime oxidate solubile: NAD+ i FAD

    SH2 + NAD+ Sox + NADH + H+

    SH2 + FAD Sox + FADH2

    In coenzimele reduse NADH, FADH2 (sau FMNH2) este nmagazinat o cantitate mare de energie chimic

  • Vitamina B2 Conine heterociclul numit izoaloxazin

  • In mitocondrii Ce este LRNADH i FADH2 pot dona direct echivalenii reductori unui grup specializat de transportori de protoni sau de electroni, localizai n membrana intern mitocondrial

    O2 + 4e- + 4 H+ 2 H2O

  • 2. Fosforilarea oxidativ este procesul prin care:

    ADP + Pa + o parte din energia degajat n LR ATP

    oxidarea unui mol de NADH 3 moli ATP oxidarea unui mol de FADH2 2 moli ATP

  • Fosforilarea oxidativ:se desfoar numai n celulele aerobe, care au mitocondrii;

    activitatea metabolic aerob a unui esut este reflectat de numrul de mitocondrii din celulele acelui esut:

    eritrocitul matur nu are mitocondrii;celulele miocardului, esut exclusiv aerob, au un numr mare de mitocondrii;hepatocitele umane pot conine ntre 800 i 2000 de mitocondrii pe celul

  • Mitocondriile Sunt formaiuni intracelulare, cu forme diferite, n funcie de esut:

    au 2 membrane intern (care delimiteaz matrixul) i extern

    Au un spaiu intermembranar n care se afl: adenilat kinazacreatin kinaza i nucleozid difosfat kinaza.

  • Membrana extern cu structur lipoproteic simpl, conine pori care o fac: permeabil pentru molecule cu masa < 10 kDa:compui organiciioninucleotide

  • Membrana intern conine pliuri numite criste care i mresc suprafaa este practic impermeabil liber pentru:ioni anorganici (H+, Na+, K+ ) Nucleotide: ATP, ADP compui organici ionizai sau neionizai: MalatOxaloacetatGlutamateAspartatPiruvatAcil-CoA, etc.este liber permeabil pentru gaze (O2, CO2, NH3) i pentru molecule mici, neionizate (ap, acid acetic, acid acetoacetic, acid 3-hidroxibutiric)

  • conine ~20% lipide complexe bogate n acizi grai nesaturai (cardiolipina i fosfatidilglicerolul) i proteine (~80%)

  • Fosfatidilgliceroliisunt fosfatide fr azot

    Se afl n membrana intern mitocondrial

  • Proteinele cu activitate enzimatic :

    succinat-dehidrogenaza din ciclul Krebs;enzime implicate n transportul acizilor grai, din citosol, n mitosol;-citocromul P-450 implicat n hidroxilri;majoritatea componenilor LRo parte a sistemului de sintez a ATP prin fosforilare oxidativ (F1F0ATP sintaza);

  • permeaze sau translocaze, sisteme proteice care permit transportul selectiv mpotriva gradientului de concentraie, al unor perechi de compui din mitosol n spaiul intermembranar i invers

  • Matrixul este un gel cu 50% proteine:enzimele ciclului Krebs (excepie succinat-dehidrogenaza, localizat n membrana intern);sistemul multienzimatic al piruvat dehidrogenazeienzimele b-oxidrii;glutamat dehidrogenaza;o parte din enzimele ureogenezei;enzime ale cetogenezei;GOT (glutamat-oxaloacetat transaminaza);coenzime oxidate sau reduse (NAD+, NADP+, FAD, NADH, CoA-SH, etc.-ARN, ADN, ARNt i ribozomii mitocondriali

  • Elementele componente ale LRCu excepia ubichinonei toate componentele, sunt proteine (legate de grupri prostetice), care particip la procese redox

    Componentele proteice:Conin centre cu Fe-SConin Fe coordinat de porfirin citocromiConin Cu complexul IV

  • Proteinele componente ale LR sunt hidrofobe, integral membranarecu excepia citocromului c care este solubil

  • Flavoproteinele (FP) sunt dehidrogenaze flavinice cu grupri prostetice FMN sau FAD:

    dehidrogenaza FMN - dependent, numit NADH-dehidrogenaz oxideaz NADH-ul care a preluat, n matrix, echivaleni reductori de la substrate ca:Piruvat; Izocitrat; a-cetoglutarat; Glutamat; b-hidroxibutiratb-hidroxiacil-CoA;

    dehidrogenaza FAD-dependent, numit succinat dehidrogenaz preia echivalenii reductori de la succinat

    dehidrogenaza FAD-dependent pentru glicerol-fosfat (GPDH)

  • Proteine cu fier i sulf, ne-heminice: ionii de fier pot oscila ntre cifrele de oxidare 2 + i 3 + fierul realizeaz coordinaii cu sulful anorganic i cu atomii de sulf din resturi de cistein

    Centrele redox Fe - S din aceste proteine sunt fie binucleare (Fe2S2Cys4)fie tetranucleare (Fe4S4Cys4)

  • Coenzima Q (CoQ) sau Ubiqinona (UQ)singurul component neproteic al LReste lipofil, solubil n membran poriunea poliizoprenic a moleculei (la om, n=10), i asigur deplasarea n membranparticip la transferul de electroni n LR prin alternana ntre forma oxidat (ubichinon) i redus (ubichinol) poriunea chinonic a moleculei poate fi redus reversibil la semichinon cu 1e- i 1H+ sau cu 2e- i 2H+, la ubichinol

  • Citocromii = hemoproteine difer prin structura hemului al crui Fe poate oscila ntre Fe2+ i Fe3+ (diferenele structurale ntre porfirine determin diferene spectrale)

    la mamifere sunt 3 tipuri de citocromi (a, b, c) componeni ai LR, cu subtipurile: bK (sau b562 care absoarbe specific la 562 nm)bT (sau b566 care absoarbe specific la 566 nm)c1a-a3

  • accept electroni de la un transportor cu potenial redox standard mai negativ dect al su i cedeaz apoi aceti electroni ctre un transportor cu potenial redox standard mai puin negativ

  • Prin ce difer de Hb i Mb __????

  • In toi citocromii 4 cordinaii cu atomii de azot ai porfirinei2 coordinaii cu atomii apoproteinei

  • In citocromul c Fe se leag de apoprotein prin dou legturi coordinative, realizate cu S (Met) i cu N (His) prin 2 legturi covalente, fostele grupe vinil au adiionat grupe SH din resturile de cistein din apoproteina citocromului c

  • Citocromul c este o protein solubil localizat n spaiul intermembranar, de unde se poate asocia, ca protein periferic, feei externe a membranei interne.

    Citocromul b conine pe aceiai protein dou grupe hem distincte: hem bT i hem bK.

  • Citocromul a-a3 este o protein transmembranar cu dou centre de legare a substratelor: unul pe faa extern a membranei interne, care leag citocromul c altul pe faa intern a membranei interne, care leag O2

    Citocromul aa3 conine 2 hemuri distincte hem a i hem a3, n acelai complex proteici doi ioni de cupru:CuA asociat cu hem a i CuB asociat cu hem a3Cuprul particip direct la transferul de electroni n LR, prin transformri reversibile din Cu2+ n Cu+

    Citocromul a3 este singurul citocrom ce leag direct O2, reducndu-l; acest citocrom este o enzim, o oxidaz (citocrom c-oxidaza).

  • Organizarea componenilor lanului transportorilor de electroni

  • Complexul I (NADH-CoQ reductaz):dehidrogenaza FMN-dependent proteine cu Fe i Sse sintetizeaz 1 mol ATPtransfer echivalenii de reducere de pe NADH pe CoQ:

  • n timp ce se oxideaz o molecul NADH: 2 electroni sunt transferai la CoQ prin complexul I 4 protoni sunt pompai de-a lungul membranei mitocondriale, din matrix spre spaiul intermembranar

    energia eliberat n cursul reaciilor redox care se produc n complexul I este conservat prin pomparea concomitent a protonilor de-a lungul membranei diferenei de potenial dintre NADH i a CoQ, i corespunde o energie suficient pentru sinteza a doi moli de ATP; n procesul fosforilrii oxidative se sintetizeaz ns un singur mol ATP, restul de energie se disipeaz n mediu.

  • Complexul II (succinat-CoQ reductaz) transfer echivalenii de reducere de la succinat la CoQ :

    Nu se sintetizeaz ATP

  • Succinat dehidrogenaza FAD-dependent:dispus pe partea dinspre matrixul mitocondrialcatalizeaz dehidrogenarea succinatului la fumarat n ciclul Krebsintroduce atomii de hidrogen n lanul respiratorNu se pompeaz protoni de-a lungul membranei mitocondrialenu se sintetizeaz ATP

    In complex se mai afl trei centre cu fier i sulf i dou proteine mici hidrofobe.

  • Complexul III (CoQH2