--- tags: - biokemi - elektrontransportkedjan - anteckningar föreläsare: Ingela Parmryd date: 2025-12-05 --- Redoxpotential är viktig Vad händer med NADH/FADH? # Mitokondrien - Kan ändra form, beroende på vilken cell - Kan finnas olika många - Finns där det används mycket energi - t.ex. i spermier - Ju fler mitokondrier ju snabbare kan man springa. Upp till 6 ggr så många - Yttre membranet ett porin, dvs ett kanalprotein som heter VDAC - kanaltypen är anjon, speciellt för små joner - mycket ska in och ut ATP, pyruvat - koncentratrationer i mellanmembranet och cytoplasman är lika stora - effektiv energionvandling kräver membran - gradienter, skillnader mellan sidorna, byggs up # ETK 1. Flyttar elektroner samtidigt som 2. ⛽ Pumpar protoner 3. från matrix till $H^+$ 4. Transport av é sker mellan komponenter med ökande affinitet för é ## Komplex I: NADH-Q-oxidoreduktas 2é från NADH $4H^+$ pumpas för varje NADH $H^+$ tas upp från matrix Får 4.5 $H^+$ Fyra ej kontinuerliga, vertikala $H^+$-kanaler Sammanbundna både på matrixsidan och mellanmembransidan. 1. längsgående horisontell 𝛼-helix mot matrix 2. b-hårsnål-helix motiv mot MMU - $Q + 2e^- → Q^{2-}$ → konformationsändring av 1 & 2 ovanför - gör att protoner som bundit in på matrix-sidan kommer släppas lös på MMU-sidan NADH + Q + $5H^+_{matrix}$ → $NAD^+$ + $QH_2$ + $4H^+_{mmv}$ ## Komplex II: Succinat-Q-reduktas Kopplat till TCA ## Komplex III: Q-Cytrokrom-oxidoreduktas 2é från $FADH_2$ via komplex II Får 3 $H^+$ Q-pool - allt Q & Q$H_2$ som finns i membranet Q-cykeln - -2é från Q$H_2$ cytc kan ta emot é 1. $QH_2$ 1 é → cytc - 1é→ Q → $Q^-$ - får en radikal som är bunden, så den lossar inte (ofarlig) 2. $QH_2$ 1 é → cytc - 1é→ $Q^-$ → $Q^{2-}$ → $QH_2$ (sista tar upp $2H^+$ från matrix) $QH_2$ + $2CytC_{oxi}$ + $2H^+_{matrix}$ → Q + $2cytc_{reducerad}$ + 4$H^+_{mellanmembran}$ ## Komplex IV: Cytokrom-C-oxidas $2é + 2H^+ + 1/2 O_2 → H_2O$ - kallas cellandningen eller respiration Är konservativt, dvs viktigt protein. Krävs 4 st komplex. Får 3 $H^+$ 1. 2 $Cytc_{red}$ reducerar 1. Fe 2. Cu 3. 2$Cytc_{ox}$ bildas 2. $O_2$ binder in → peroxid 1. blått reducerat (i slide) 2. rött oxiderat (i slide) 3. 2$Cytc_{red}$ binder → spjälkning av perioxid till 2HO 1. Får en $2CytC_{ox}$ 4. 2$H^+$ tas från matrix → 2$H_2O$ Summering: 4 $Cytc_{red}$ + 8$H^+_{mat}$ + $O_2$ → 4$cytc_{ox}$ + 2 $H_2O$ + 4 $H^+_{mellanmembran}$ # Sammanfattning om Komplex I 1,3,4 är fördelaktig att ge sig av elektron. Mesta energi används för att flytta mellan matrix och Kemisk energi som bygger upp elektrisk energi Verkar viktigt: Följ vad som händer med de 2 elektronerna över de olika komplexen Får totalt upp ungefär: - ~10 $H^+$/$NADH^+$ (kan variera i olika källor) - ~6 $H^+$/$FADH_2$ (kan variera i olika källor) $FADH_2$ är värt något minde # Fråga --- Varför bildas gradienten av protoner och inte av tex $Na^+$ eller $Cl^-$? - Får ingen pH-skillnad - När det är protoner får man elektriska och kemiska egenskapr - dvs, proton-gradienten är störst ## Redoxpotential - $\Delta E\degree{o}'$ = standardpotentialen - mäts vid pH7 mot 1 atm $H_2$/1M H+ - Om é överförs till $H^+$ → negativ redoxpotential - Om det tas från $H_2$ → positiv redoxpotential - Ju högre negativt redoxpotential ju lämpligare elektrondonator - NADH har den mest negativa - Ju mer positiv redoxpotential, desto bättre elektronacceptator Redoxpotentialen bestämmer ordningen av hur elektroner går igenom komplexen i ETK. ## é-bärande lp,åpmemter i ETK - Fe-S kluster: $Fe^{2+}$/$Fe^{3+}$ - FMN-flavin mononukleotid: 2é - samma mekanisk som $FADH_2$ - Q/coenzym eller Q/ubikinon - väldigt långt namn: - finns i mitokondriens inre membran - förflyttar elektroner från Komplex I & II → Komplex III - bärare av 2é - kan bilda skadliga **RADIKALER** - Cytokrom $Fe^{2+}$/$Fe^{3+}$ - heme-grupper - Cytokrom-C - förflyttar é från Komplex III till komplex IV - $Cu^+$/$Cu^{2+}$ --- # Elektrokemik gradient # $\frac{MMV: H+ H+ H+}{MAT: H+}$ Gör att vi får: - $\Delta V$ - elektrisk 🔌 gradient - $\Delta pH$ - kemik ☣ gradient Stark 🦾 drifkraft för att gå tillbaka till matrix # Protonpumpar När é ➖ avges följer protoner ➕ med - protonerna kommer med från vatten 🚰, som det finns gott om é ➖ → energi till konformationsändring → upptag av $H^+$ från matrix, frisläppning i MMU $H_2O$ 🚰 bärare av protoner $H_3O^+$ # Fråga 2 Vilken typer av aminosyror är lämpliga för protontransporter? - Aspartinsyra och Glutaminsyra har det lättast men Lys/His och Arg kan också - de har negativt laddad # Respirasom Komplex med 2 av komplex I, III och IV - dvs de som pumpar elektroner - ligger nära för att minska avståndet, elektroner rör sig inte långt - avstång ~15Å mellan é-bärare - Gör att é-transporten blir effektiv (möjlig) # ATP-syntas Den använder sig av den elektrokemiska gradienten. Hittas i mitokondriens inre membran. Består av två delar - en som sitter i membranet och - en som sitter i matrix - Roterar när $H^+$ släpps igenom - $F_1$ i matrix, ATP-syntes I $F_0$ finns det: (snurrar inte) - a-subenheten är en halvkanaler för $H^+$ - $H^+$ binder från MMV till Asp/Glu → neutraliseras → $H^+$ överförs till c-ring → subenheten flyttar ett steg (45 grader i eukaryota) - c-ring: - när den snurrat ett halvt varm kan $H^+$ frigöras i matrix - sker snabbt och kontinuerligt - mellan 8-14 subenheter $F_1$ finns (i matrix) - 𝛼-subenhet - varannan i ringen - β-subenhet - varannan i ringen - här sker ATP-syntesen - pendlar mellan open/tight/loose konformationer i ett varv - **L**oose = ADP+Pi binder in - **T**ight = ATP bildas - **O**pen = frisläppning av ATP - γ-subenheter (gamma) - sitter i mitten - förandrade till c-ringen och roterar med den asymmetri = olika interaktion vid de tre β-subenheterna - nyckel för omvandling av β-subenheterna - ε-subenheter (epsilon) - namedrop! - bildar tillsammans en ring av 6-subenheter - 3 ATP per varv ADP + Pi <→ ATP - $H^+$ → $H_2C$ - $H_2O$ → $H^+$ ~ 100 ATP/s & ATP-syntas ~ 4$H^+$/ATP Förenkling: - Rotor: c, γ, ε. - Stator/Statiska: a, b, α₃β₃, δ. ATP-syntas bildar dimerer - dimerer bildar oligomerer - stabilisering av rotationskraft🦾 - bildning av cristae # Fråga Utan syre stannar citronsyracykeln. Varför? Det kommer ju först in i sista steget Hastighetsbegränsingen är återbildningen av NAD+/FAD+ # Transport 1. med hjälp av 🔌-gradient 2. med hjälp av shuntar # G3P-shuten - framförallt i skelettmuskler - snabbt - NADH överför é till FAD → $FADH_2$ - protoner pumpas ej i Komplex I # Malat-aspartat-shunten - hjärta & lever - långsam (i jämförelse med G3P-shuten) - fler steg, igenom membran osv - $NADH_{cyt}$ återbildas som $NADH_{mat}$ - fyra olika föreningar transporteras in och ut - Protoner pumpas i alla komplex --- ATP har en laddning på 4- ADP har en laddning på 3- Adenin-nukleotid-translokas ~15% av alla IM-proteiner första tar vara på den elektriska gradienten - ATP in ADP ut andra tar vara på den kemiska gradienten - OH in Pi ut tredje tar hand om elektrokemiska gradienten - H+/pyruvat ut bildar tillsammans komplex med ATP-syntas de två första använder c:a 25% av gradienten - dvs för att skuffla in och ut med ATP/ADP, OH/Pi --- # Fråga Vad har det för effekt att en frikopplare? # Frikopplare - Utjämnar gradienten utan att den bildar ATP - UCP1: uncoupling protein i brunt fett - det gör det varmt - det gör att temperaturen går ner gör att det frigörs släppning av fria fettsyror från adipocyter - → binder till VCPM → aktivering → termogenes - händer mycket spädbarn - har svårare med temperaturreglering än vad vuxna har - djur som går i idé - vuxna har lite grann # Inhibitorer Rotenon och amytal, komplex I. - sportfiskarkretsar, slänger ut det i sjöar så kommer fiskar upp till ytan, det hämmar ETK - antimycin A, komplex III - cyanin,azid,kolmonooxid - komplex IV - oligomycin - ATP-syntas Hämmar man ETK, så hämmar man ATP-syntas Hämmar man ATP-syntas så hämmar man ETK oxidativ fosforylering - det här sker i hela ETK, beroende på oxidation och syre Finns många protongradienter # ATP produktion 2 ATP | | ATP | NADH | FADH2 | | ---------------------- | ----- | ------------------------------------ | ----------------- | | Glykolys (cytoplasman) | 2 | 2 | | | PDH (matrix) | | 2 | | | TCA (matrix) | 2 | 6 | 2 | | ETK | | varje ger 2.5 ATP om den är i matrix | varje ger 1.5 ATP | | | 30-32 | | | ---- Summary mitokondrie: anpassar, lokalation beroende var ATP behövs, träna ökar mer ATP-behov: kontinuerligt, kroppsvikt på en dag basalt redoxpotential: hur bra en förening är på att ge ifrån sig elektroner, ju negativ desto bättre donator, ju positiv... i ETK: går från låg till hög redoxpotential elektrokemisk gradient: använder både elektrisk (laddning) och kemisk (pH) transport: mha energi från é, NADH/FADH2 som vill bli av med sina elektroner - alltid vatten som är bärare av protoner komplex - Q-NADH: é lämnar ifrån och Q reduceras, pumpar 4 elektroene bidrar till gradient - S-Q reduktas: q kan bara två elektroner, men c kan bara ta emot en - två reducerare kommer komma in , två reducerade cytokrom c, en radikal hindras från att komma oss - CytoC liten m som för elektronerna från 3 till 4 - där syre kommer in - vid syre, binder det koppar/järn, först peroxid och sen tar upp protoner i olika steg - 1,3,4 bildar respirasom med 2 kopior av varandra, pga avstånd som é inte gillar ATP-syntas, roterande och statisk del - gamma förandrar i matrix med alfa/beta där beta gör atp shuntar transporterar under omvandlig, från/till cytoplasma och matrix frikopplare använder energi för termogenes varmt inhibitorer, stor risk för dödlig utgång