medical-notes/content/Biokemi/🏋️‍♀️ Metabolism/⛓️ Elektrontransportkedjan/🗒 Anteckningar.md

---
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