Johan Dahlin
0e6e316d04
All checks were successful
Deploy Quartz site to GitHub Pages / build (push) Successful in 1m23s
333 lines
10 KiB
Markdown
333 lines
10 KiB
Markdown
---
|
||
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
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|