BİY 315Oksidatif Fosforilasyon

ORGANİZMADA ATP İKİ YOLLA SENTEZLENİR:•Oksijenden bağımsız substrat düzeyinde fosforilasyon

•Oksijene bağımlı oksidatif fosforilasyon

Oksidatif Fosforilasyon Metabolik yakıtların (glukoz, yağ asitleri, amino

asitler gibi elektron vericileri) enzim katalizli oksidasyonu ile elde edilen elektronlar koenzim nükleotidleri olan NAD+, FMN, FAD gibi elektron taşıyıcılarına aktarılır. Oluşan indirgenmiş nükleotidler (NADH + H+, FADH2) elektronları mitokondride bulunan elektron transport zinciri (solunum zinciri) adı verilen bir grup özelleşmiş elektron taşıyıcısına aktarırlar. Solunum zincirinde bir dizi kompleks üzerinden elektronlar moleküler oksijene taşınmakta ve moleküler oksijene suya indirgenmektedir.

Elektronlar, ETZ’de ilerledikçe serbest enerjilerinin büyük bölümlerini kaybederler.

Elektron transportu, protonların (H+) matriksten membranlar arası boşluğa taşınması ile birlikte gerçekleşirler ve elektron transfer enerjisinin membran boyunca proton gradienti şeklinde korunur ve depolanır.

Elektroların NADH ve FADH2’den moleküler oksijene aktarılması sırasında elde edilen ve proton gradienti şeklinde depolanan enerji, ATP sentezi için gerekli olan enerjiyi sağlar. Bu olay oksidatif fosforilasyon olarak tanımlanır.

NAD+ Niasinden sentezlenen bir H+ taşıyıcısıdır. NAD dehidrojenazlarca katalizlenen, çeşitli oksidasyon-redüksiyon tepkimelerinde koenzim olarak görev yapar.

1 H 1 é + 1 P

NAD+ + 2H NADH+H+

NADH’ler bir hidrid iyonu (1 P ve 2 é) taşırlar.

FAD Riboflavinden sentezlenen bir H+ taşıyıcısıdır. FAD, NAD’den farklı olarak dehidrojenaz enzimlerine kovalent olarak bağlıdır (prostetik grup)

FAD + 2H → FADH2

FADH2’ler 2H (2é + 2p) taşırlar.

Mitokondri

Dehidrojenazlar NAD-bağımlı dehidrojenazlar

α-ketoglutarat dehidrojenaz Malat dehidrojenaz Piruvat dehidrojenaz Gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz Laktat dehidrojenaz

NADP-bağımlı dehidrojenaz Glukoz-6-fosfat dehidrojenaz

NAD veya NADP-bağımlı dehidrojenaz Glutamat dehidrojenaz İzositrat dehidrojenaz

Flavinli dehidrojenazlar (Flavoproteinler)

Metabolik yollarda üretilen indirgenmiş koenzimlerin (elektron taşıyıcıları) Elektron transport zincirine (ETZ) giriş noktaları

Metabolik yol Hücrede nerede gerçekleşir

Reaksiyon Elektron taşıyıcı

ETZ’ye giriş noktası

Glikoliz

SİTOPLAZMA

Gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz

(Mitokondriye NADH’ların geçişi Malat-Aspartat mekiği

ile yapılırsa)

NADH Kompleks I

Gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz

(Mitokondriye NADH’ların geçişi Gliserol-fosfat mekiği

ile yapılırsa)

FADH2 Koenzim Q (ubikinon)

MİTOKONDRİ

Pirüvat dehidrogenaz NADH Kompleks I

TCA İzositrat dehidrogenaz NADH Kompleks I

-Ketoglutarat dehidrogenaz NADH Kompleks I

Süksinat dehidrogenaz FADH2 Kompleks II

Malat dehidrogenaz NADH Kompleks I

-oksidasyon Açil-KoA dehidrogenaz FADH2 Koenzim Q (Ubikinon)

-Hidroksi açil-KoA dehidrogenaz

NADH Kompleks I

Keton cismi yıkımı -hidroksibütirat dehidrogenaz

NADH Kompleks I

Demir-sülfür proteinleri Demir hem yapısında bulunmaz.

1 elektron transfer edildiği reaksiyonlarda görev alır. İyi elektron vericidir.

Kompleks I, II ve III Fe-S proteinleri içerirler.

Flavoproteinler ve sitokrom b ile yapısal birliktelikleri vardır.

Ubikinon (Koenzim Q)

Sitokromlar

Sitokrom c

F1Fo ATP sentaz ve ATP sentezi

Mekik Sistemler

4H+

NAD

NADH dehidrogenaz

2e’

FMN FeSFMNH2

Süksinat

Fumarat FADH2

FeS2e’Süksinat

dehidrogenaz

b560

QGliserol fosfat

mekiği

Gliseraldehit 3-fosfat

dehidrogenazNADH+H

FADH2

Gliserol 3-fosfat

FFA

-OKSİDASYON FADH2AÇİL KoA

DEHİDROGENAZ

2H+

2e’e’ FeSe’

Sitb

Sitc1

Q CYCLE

2H+

2H+

CuA

CuB

Sita

Sita3

1/2O2+

H2O

2e’

NAD

NADH+H

Q

Süksinat

Fumarat

2e’2e’

Q e’

Sitc

2e’

H2O

4H+

4H+

2H+

4H+

4H+

2H+

4H+

4H+

2H+

4H+

4H+

2H+

4H+

4H+

2H+

4H+

4H+

2H+

4H+

4H+

2H+

H+

H+ H+ H+ H+

H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+H+ H+ H+ H+

H+

H+

H+H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+ H+

H+H+

H+

H+H+H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

ATPADP

PO4

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+ H

+

H+

H+

H+

H+

H+H

+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

ADP

PO4

ATPADP

PO4

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H

+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

ADP

PO4

ADP

ATP

PO4

Fumarat NAD

NADH+H

Q

Süksinat

2e’ e’

Sitc

2e’

H2O

4H+

4H+

2H+4H

+4H+

2H+4H

+4H+

2H+4H

+4H+

2H+4H

+4H+

2H+4H

+4H+

2H+4H

+4H+

2H+

H+

H+ H+ H+ H+

H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+H+ H+ H+ H+

H+

H+

H+H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+ H+

H+H+

H+

H+H+H+

H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

Q2e’

ADP

ATP

PO4

ATPADPPO4

HPO4 H+ADP

ATP

Q cycle

FeS SitB

2e’ FeS Sit C1

2e’

NADH dehidrogen

az

NADH + H NAD

FMNH2

7FeS

Süksinat dehidrogena

z

Süksinat Fumarat

FADH2

7FeSQH2

QH2

SitC 2e’

Sit a

CuB

CuA

Sit a3

½ O2 + H2 H2O

ADP+P ATP

ATPtaşıyı

cı

Fosfat taşıyıcı

RotenonAmital

Pierisidin ABarbitüratlar

Malonat

BALMiksantiazolAntimisin AStigmatellin CO

H2SSiyanür

Sodyum azid

Auroventin

Ayırıcılar:Aspirin ve diğer

salisilatlar2,4 dinitrofenolPentaklorofenol

p-krezol

İyonoforlar:valinomisin K

Nigerisin K ve HGramisidin A Na, K, H

Dikumarol

OligomisinVenturosidin

DCCD

AntraktilazidBangreikasit

FCCP

Thenaytrifloroasetonkarboksin

AntraktilazidBangreikasit

FCCP

Arsenat