Lantul Respirator

download Lantul Respirator

of 59

  • date post

    19-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    206
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of Lantul Respirator

Reac ia sumar . Bilan ul energetic

CH3COSCoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O

2CO2 +3NADH+H +FADH2+GTP+2H +HSCoA

+

+

Reglarea ciclului KrebsCitrat sintaza: Inhibat - succinil CoA; AG; NADH; citrat Activat : S- OA, Acetil CoA S IzocitratDH: Activat : ADP, Mg, Mn Inhibat : NADH2 i NADPH2, ATP Alfa cetoglutaratDH Inhibat : succinil CoA; NADH2; Se mare

Reac iile anapleroticeReac iile ce furnizeaz produ ii intermediari ai ciclului Krebs 1. Formarea de OA Piruvat +CO2+ATP OA+ADP+Pi E- piruvatcarboxilaza (biotin dependent ) Asp+ cetoglutarat OA+Glu n miocard i mu chi: Fosfoenolpiruvat +CO2+GDP OA +GTP E- fosfoenolpiruvatcarboxikinaza

Reac iile anaplerotice2. Formarea alfa cetoglutaratului: cetoglutaratului: Glu+Piruvat Ala + cetoglutarat + Ala 3. Formarea lui succinil CoA din propionil CoA (1. din oxidarea AG cu num r impar de atomi de C; 2. din catabolismul Val, Ile, Met) 4. Formarea fumaratului (din catabolismul Fen i Tyr)

Oxidarea biologic Lan ul respirator Fosforilarea oxidativ

OBIECTIVELE

Oxidarea biologic . Dehidrogenarea substratelor - sursa energetic pentru sinteza ATP - ului. Enziniele dehidrogen ni. Lan ul respirator (schema). Complexele enzimatice. Acceptorii principali de electroni i protoni, structura lor chimic . Poten ialul de oxido-reducere a componentelor lan ului respirator. Fosforilarea oxidativ . oxidoLocurile de fosforilare. Produsele finale ale oxid rii. Reglarea intensit ii func ion rii lan ului respirator. Coeficientul P/O, controlul respirator. Decuplarea produselor de oxidare i fosforilare, principalii agen i decuplan i. Rolul biologic al produsului de decuplare, respira ia liber . Mitocondriile, structura i permeabilitatea selectiv a membranelor pentru diferi i cumpu i.. SistemeleSistemele-navet de transport al echivalen ilor de reducere. Ipotezele principale, care explic procesele fosforil rii oxidative. Ipoteza lui Mitchell. Oxidarea microzomal , rolul citocromului P450 n reac iile de oxido-reducere. oxidoVitaminele i rolul lor n procesele de oxidare biologic . No iune de radicali liberi. Oxidarea peroxidic a acizilor gra i nesatura i din membrane. Sistemele de protec ie a celulei de acumilarea radicalilor liberi.

Oxidarea biologic . Dehidrogenarea substratelor. Enzimele dehidrogen rii.

Oxidarea biologic (OB) reprezint totalitatea reac iilor de oxido-reducere ce oxidodecurg n celule i esuturi. Rolul: Rolul: asigur organismul cu energie accesibil n form de ATP. OB are loc prin reac ii de dehidrogenare donarea atomilor de H2 sub form de protoni i electroni: H2 2H +2 . Are loc sub ac iunea enzimelor dehidrogenaze, ale c ror Co sunt NAD+ i FAD

SUBSTRATELE NADIzocitrat +NAD alfa-cetoglutarat +NADH+H alfa+NADH+H E- izocitratDH 2. Alfa-cetoglutarat +NAD Alfasuccinil Coa +NADH+H E-alfacetoglutaratDH 3.Malat +NAD OA+NADH+H OA+NADH+H E-malatDH 4.Lactat +NAD Piruvat +NADH+H +NADH+H E-lactatDH 5. Gliceraldehidfosfat +NAD +H3PO4 1,3 difosfoglicerat +NADH+H +NADH+H E- GAP DH 6. Hidroxiacil CoA +NAD cetoacil Co-A +NADH+H Co- +NADH+H E-hidroxiacil -CoA DH1.

SUBSTRATELE FAD dependenteSuccinat +FAD Fumarat +FADH2 +FADH2 E- succinat DH Acil CoA + FAD enoil-CoA+FADH2 enoil-CoA+FADH2 E- acil CoA DH NADH+H+ i FADH2 rezulta i n reac iile de oxidare a acestor substrate transfer p i n lan ul respirator.

Lan ul respirator (LR). Rolul. Structura. Structura.

1.

2.

LR - un ansamblu (complex) de enzime i sisteme de oxido-reducere, ce oxidoparticip la transferul H+ i de la Co reduse (NADH, FADH2) la O2 cu formarea H2O. Este ultima etap a degrad rii aerobe. Este localizat n membrana intern a MC Func ia LR: Prin transferul protonilor i electronilor Co se reoxideaz , putnd asigura dehidrogen ri n continuare. Cnd Co se reoxideaz , se elibereaz energie ce serve te la sinteza ATP.

Componentele LR1. NADH+H sau FADH2 2. Flavoproteinele FP: preiau p i e- de la NADH+H sau FADH2 FPN (NADH DH) - ca Co FMN - preia H2 de la NADH+H FPs (succinatDH)- ca Co FAD- preia H2 de la FADH2 (succinatDH)FAD3. CoQ-ubichinona pn la CoQ sunt transporta i att p ct i eCoQ4. Sistemul de citocromi: b, c1, c, a i a31. 2.

Sunt compu i heteroproteici,a c ror grupare prostetic este hemul Transport doar e Fe+++ + e- Fe++ 1 citocrom transport doar 1e- - 2 e- sunt transporta i de 2 citocromi

5. Fe-S proteinele sunt localizate : Fea. ntre FP i CoQ b. ntre cit b i citc1

Schema LR

Structura componentelor LR

O C H 3O CH 3 CH 3 C H 3O O ( CH 2 CH C CH 2 ) n H

coenzym e Q

2 e + 2 H

+

O H C H 3O CH 3 CH 3 C H 3O O H ( CH 2 CH C CH 2 ) n H2

coenzym e Q H

CH3 CH3 HC S CH2 pr t i

N H3C N

CH3 N CH N CH3 S CH2 pr t i

OOC CH2 CH2

CH2 CH2 COO

CH3

Heme c

Poten ialul de O/R O/R

Transferul p i de la NADH sau FADH2 pn la O2 se face prin intermediul mai multor sisteme redox. Fiecare sistem redox (O/R) este alc tuit dintrdintr-un donor i acceptor de echivalen i reduc tori. Fiecare sistem redox din LR posed un poten ial de oxido-reducere (poten ial redox), care se oxidoredox), m soar n vol i. Poten ialul redox standard E0 m rime egal cu for a electromotoare exprimat n vol i, ce apare n semiconductor, n care donorul de e- i acceptorul ac ioneaz n concentra ie de 1,0 mol, mol, la t =25 *c, i pH 7,0 formnd un echilibru =25 *c cu elecrodul ce adi ioneaz e- de la donor i-i elecrodul itransfer la acceptor.

Cu ct poten ialul redox este mai electronegativ cu att este mai nalt capacitatea de a ceda , i invers, cu ct poten ialul este mai electropozitiv, cu att este mai nalt capacitatea sistemului de a adi iona electroni. Sistemele redox sunt aranjate n ordinea cre terii poten ialului de su oxidooxido-reducere.

transferul n trepte permite eliberarea energiei n ransferul pachete a c rei valoare este n jurul lui 7,3 rei kcal/mol (ct necesit sinteza unui mol de ATP din ADP i H3PO4). H3PO4) Torentul de e orientat n direc ia mic or rii energiei libere a sistemului Cu ct e mai mare diferen a poten ialului dintre 2 redox perechi cu att mai mare e diminuarea energiei libere la transferul . tiind poten ialul redox al fiec rei perechi se pot calcula modificarea energiei libere standard. G = -nF E n-num rul de F-constanta lui Faraday (23062 cal/Vmol) E0-diferen a de poten ial G = -223062[+0,82-(-0,32)] = -52,6 kcal 223062[+0,827,3 x 3 = 21,9 cal Randamentul utiliz rii energiei libere 42%

FOSFORILAREA OXIDATIV

reprezint sinteza ATP din ADP i Pi (cuplat cu LR), pe seama energiei eliberate la transferul seama echivalen ilor reduc tori n LR de la coenzimele reduse la O2. Deoarece transferul de are loc treptat, energia se elibereaz n pachete n trepte . Pentru a se forma ATP diferen a de poten ial trebuie s fie nu mai mic de 0,22V. Func ionarea cuplat a LR i FO este asigurat de 5 complexe

Composition of Respiratory Chain ComplexesComplex Complexul I denumirea NADH Dehidrogenaza Succinat-CoQ Reductaza CoQ-cit c Reductaza Citochrom Oxidaza No. of Proteins 46 Grup rile prostetice FMN, Fe-S FAD, cit b560, Fe-S cit b562, cit b566, Fe-S, cit c1, cit a, cit a3, Cu

Complexul II Complexul III Complexul IV

5

11

13

Complexul I- NADH I

CoQ reductaz

C derea de poten ail 0,42V G0 = -19,4 kcal/mol - 1mol ATP, restul se degaj sub se form de c ldur Inhibat: rotenon (otrav pentru pe ti), Na amital (barbiturat); pericidin (antibiotic)

Complexul II- succinat - CoQ-reductaza IICoQ

Varia ia de poten ial este de 0,07V; G0 = -3,2 kcal/mol nu se sintetizeaz ATP Inhibat malonat (inhibi ie competitiv )

Complexul III- CoQ- citocrom c reductaza III- CoQ

Varia ia de poten ial este de 0,21V; 0,2 G0 = -7,75 kcal se sintetizeaz 1mol de ATP. ATP. Inhibat antimicina A

Complexul IV- citocromoxidaz IV

Catalizeaz adi ia a 4 la O2 molecular (a 2 la O). O2 + 4 + 4H+ 2H2O C derea de poten ial de 0,54V. G = -24,8 kcal se sintetizeaz 1mol de ATP Inhibat: CO, ozide, cianide.

Complexul V ATP-sintetaz ATP1.

2. a. b. c.

alc tuit din: F0 str bate membrana intern a MC, const din 4 tipuri de protein ce formeaz un sistem de pori transmembranari prin care trec protonii- canal de protoni protoniiF1F1- partea catalitic - factor de cuplare 1: se afl n intregime n matrixul mitocondrial (form de sfer ). e alc tuit din cinci tipuri de proteine ( 3), ( 3), , , . la acest nivel are loc reac ia de condensare a ADP + Pi ATP+H2O Inhibat : oligomicin , atractilatul (glicozid )

Mitochondrial ATP Synthase E. coli ATP Synthase These images depicting models of ATP Synthase subunit structure were provided by John Walker. Some equivalent subunits from different organisms have different names.

Toate componentele LR sunt dispuse n membrana intern a mitocondriilor. CoQ i cit c func ioneaz individual, iar celelalte componente se grupeaz n complexe.

1. 2. 3.

Locusurile unde are loc sinteza ATP se numesc puncte de fosforilare. fosforilare. n LR (lan ul respirator) deosebim 3 puncte de fosforilare: NADH+H----CoQ NADH+H----CoQ Cit b----citc b----citc cita--cita3 cita--cita3

Lan ul respiratorMal 2H+matrix MDH

OAA 2H+

Suc

Fum 2H+C III Cyt bc1

NAD +

NADHCI

FAD FADH2C II SDH

2H+ O2 H2OC IV Cyt c ox

H+

3H+ ATP

membrana intern

NADHDH

ATPase

2e-

QH2 cyt cox cyt cred 2H+ 2H+ H+ ATP 3H+

2H+spa iul intermembranar

2H+

2H+ 10H+ims/4H+m = 2.5H+ per ATP

Bilan ul general n procesele LR-FO. LR

NADH + H+ + O2 + 3ADP + 3Pi NAD+ + 3ATP + 4H2O FADH + H+ + O2 + 2ADP + 2Pi FAD + 2ATP + 3H2O Raportul ntre num rul de moli de ATP produ i i O2 consumat este numit ct de fosforilare P/O. P/O. De la NADH+H pn la O2 - P/O = 3/