lantul respirator 2011
DESCRIPTION
Lantul Respirator 2011TRANSCRIPT
Curs 4
Lanţul transportorilor de electroni mitocondrial
Inhibitori şi decuplanţi ai LR
• Valorile G0` pentru reacţiile de hidroliză ale unor compuşi macroergici şi ale unor compuşi care nu sunt macroergici.
Compusul G0`
Acidul fosfoenol piruvic -14,8
Carbamilfosfatul -12,3
Acidul 1,3-bisfosfogliceric -11,8
Creatinfosfatul -10,5
Acil-CoA -7,5
ATP ADP + Pa -7,3
Glucozo-1-fosfatul -5,0
Glucozo-6-fosfatul -3,3
Glicerol-3-fosfatul -2,2
• Sinteza ATP în celulele animale se face prin:
–fosforilare la nivel de substrat;
–fosforilare oxidativă.
• Sinteza de ATP prin fosforilare la nivel de substrat
2 reacţii în glicoliză:
-acid 1,3 bisfosfogliceric acid 3-fosfogliceric
- acid fosfoenolpiruvic acid piruvic
1 reacţie în ciclul Krebs:
-transformarea succinil~CoA acid succinic
• Sinteza de ATP prin fosforilarea oxidativă în lanţul respirator
• ADP + P ATP
– NADH 3 moli ATP
– FADH2 2 moli ATP
• Utilizarea metabolică a celorlalţi nucleozid trifosfaţi– UTP este utilizat pentru activarea glucozei la derivatul
UDP-glucoză
– CTP este utilizat în metabolismul lipidic
– Atât ATP cât şi GTP se utilizează pentru sinteza legăturilor peptidice
– Nucleozidtrifosfatii cu riboză si dezoxiriboză participă la sinteza acizilor nucleici
– Legăturile macroenergice din aceşti NTP provin tot din ATP prin reacţia catalizată de nucleozid difosfat kinază:
NDP + ATP ADP + XTP
Lanţul transportorilor de electroni mitocondrial
1.Lanţul respirator mitocondrial sau
lanţul transportorilor de electroni
– LR este etapa finală a unor
procese oxidative din celulele
aerobe
– echivalenţii reducători (protoni sau electroni)
proveniţi din substraturi reduse
sunt transferaţi pe O2
pe care îl reduc (reducere tetravalentă),
cu formare de apă:
O2 + 4e- + 4 H+ 2 H2O
Grãsimi
Hidrati decarbon
Proteine
dige
stie
si a
bsor
btie
Acizi grasi+
Glicerol
Glucozã
Aminoacizi
Acetil-CoA
Mitocondrie
Surse extramitocondriale de echivalenti reducãtori
2H
-oxidare
CiclulKrebs
ADP
H2O
O2
ATP
Lantul respirator
• Substraturile reduse (SH2):
– Glucide
– Lipide
– Proteine
sunt oxidate enzimatic
(cel mai frecvent prin dehidrogenare)
ENERGIE
• echivalenţii reducători din substraturile reduse sunt
transferaţi de dehidrogenaze specifice pe coenzime oxidate
solubile:
NAD+ şi FAD
SH2 + NAD+ Sox + NADH + H+
SH2 + FAD Sox + FADH2
• In coenzimele reduse NADH, FADH2 (sau FMNH2) este
înmagazinată o cantitate mare de energie chimică
Vitamina B2
• Conţine heterociclul numit izoaloxazină
N N
NNH
CH2
O
OCH3
CH3
CH CH CH
OH OH OH
OCH2 P O
O-
O
P O
O-
O
N
N
N
N
NH2
OH2C
OHOH
lumicrom
lumiflavinã
riboflavinã
flavin adenin mononucleotid (FMN)
adenozinã
adenozin 5`-monofosfat(AMP)
flavin adenin dinucleotid (FAD)
(H)
(H)
(H)(H)
(OH)
O N
N
N
N
NH2
OH2C
OROH
O P O-
O
O P O-
ON+
OH2C
OHOH
CONH2
N
COOH
Acidul nicotinic Amida acidului nicotinic (niacina) (niacinamida)
N
CONH2
Nicotinamid-adenin dinucleotid (NAD+)
(R = H formeazã NAD+ ; R = -PO3H2 formeazã NADP+)
• In mitocondrii Ce este LR
• NADH şi FADH2 pot dona direct echivalenţii reducători
• unui grup specializat de transportori de protoni sau de
electroni, localizaţi în membrana internă mitocondrială
O2 + 4e- + 4 H+ 2 H2O
AH2 NAD+ FPH2 2Fe3+ H2O
A NADH FP 2Fe2+ 1/2O2
H+ H+ 2H+ 2H+
2. Fosforilarea oxidativă este procesul prin care:
ADP + Pa + o parte din energia degajată în LR ATP
• oxidarea unui mol de NADH 3 moli ATP
• oxidarea unui mol de FADH2 2 moli ATP
• Fosforilarea oxidativă:– se desfăşoară numai în celulele aerobe, care au
mitocondrii;
– activitatea metabolică aerobă a unui ţesut este reflectată de numărul de mitocondrii din celulele acelui ţesut:
• eritrocitul matur nu are mitocondrii;
• celulele miocardului, ţesut exclusiv aerob, au un număr mare
de mitocondrii;
• hepatocitele umane pot conţine între 800 şi 2000 de
mitocondrii pe celulă
Mitocondriile
• Sunt formaţiuni intracelulare, cu forme diferite, în funcţie de ţesut:
• au 2 membrane • internă (care delimitează matrixul) şi • externă
• Au un spaţiu intermembranar în care se află:
• adenilat kinaza• creatin kinaza şi • nucleozid difosfat kinaza.
Spatiu intermembranar
Membrana externã
Membranainternã
Criste
Matrix
Proteine componente ale sistemului transportorilor de electroni
• Membrana externă cu structură lipoproteică simplă,
conţine pori care o fac: • permeabilă pentru molecule cu masa < 10 kDa:
• compuşi organici• ioni• nucleotide
Membrana internă conţine pliuri numite “criste” care îi măresc suprafaţa
este practic impermeabilă liber pentru: ioni anorganici (H+, Na+, K+ ) • Nucleotide: ATP, ADP • compuşi organici ionizaţi sau neionizaţi:
– Malat
– Oxaloacetat
– Glutamate
– Aspartat
– Piruvat
– Acil-CoA, etc.
este liber permeabilă pentru gaze (O2, CO2, NH3) şi pentru
molecule mici, neionizate (apă, acid acetic, acid acetoacetic, acid 3-hidroxibutiric)
conţine ~20% lipide complexe
bogate în acizi graşi nesaturaţi
(cardiolipina şi fosfatidilglicerolul) şi
proteine (~80%)
Fosfatidilglicerolii
• sunt fosfatide fără azot
• Se află în membrana internă mitocondrială
H2C
C
O
O H
H2C O
CO R1
COR2
P
O-
O
O
H2C
C
O
H OH
CH2
P
O-
O
O CH2
CH
CH2
O CO R2
OCOR1
Difosfatidil-glicerol (cardiolipinã)
• Proteinele cu activitate enzimatică :
–succinat-dehidrogenaza din ciclul Krebs;
–enzime implicate în transportul acizilor graşi, din citosol, în mitosol;
-citocromul P-450 implicat în hidroxilări;
–majoritatea componenţilor LR
–o parte a sistemului de sinteză a ATP prin fosforilare oxidativă (F1F0ATP sintaza);
–permeaze sau translocaze, sisteme proteice care
permit transportul selectiv împotriva gradientului de
concentraţie, al unor perechi de compuşi din mitosol
în spaţiul intermembranar şi invers
Spatiuintermembranar
Membrana internã Matrix
Translocareaacizilor monocarboxilici HO-
Piruvat-
Translocareaacizilor dicarboxilici
HPO42-
Malat2-
Translocareaacizilor tricarboxilici
Malat2-
Citrat3- + H+
Translocarea fosfatului H2PO4-
H+ Mersalil
Translocareanucleotidelor cu adeninã ADP3-
ATP4- Atractilozid
Translocareaaspartat - glutamat
Translocareamalat - - cetoglutarat
GlutamatAspartat
Malat -cetoglutarat
• Matrixul este un gel cu 50% proteine:–enzimele ciclului Krebs (excepţie succinat-dehidrogenaza, localizată în membrana internă);–sistemul multienzimatic al piruvat dehidrogenazei–enzimele -oxidării;–glutamat dehidrogenaza;–o parte din enzimele ureogenezei;–enzime ale cetogenezei;–GOT (glutamat-oxaloacetat transaminaza);–coenzime oxidate sau reduse (NAD+, NADP+, FAD, NADH, CoA-SH, etc.
-ARN, ADN, ARNt şi ribozomii mitocondriali
Elementele componente ale LR
• Cu excepţia ubichinonei
toate componentele, sunt proteine
(legate de grupări prostetice),
care participă la procese redox
• Componentele proteice:– Conţin centre cu Fe-S– Conţin Fe coordinat de porfirină citocromi– Conţin Cu complexul IV
• Proteinele componente ale LR sunt hidrofobe,
integral membranare
cu excepţia citocromului c
care este solubilă
• Flavoproteinele (FP) sunt dehidrogenaze flavinice cu grupări prostetice FMN sau FAD:
–dehidrogenaza FMN - dependentă, numită NADH-
dehidrogenază oxidează NADH-ul care a preluat, în matrix,
echivalenţi reducători de la substrate ca: Piruvat; Izocitrat; -cetoglutarat; Glutamat; -hidroxibutirat
-hidroxiacil-CoA;
–dehidrogenaza FAD-dependentă, numită succinat
dehidrogenază preia echivalenţii reducători de la succinat
–dehidrogenaza FAD-dependentă pentru glicerol-fosfat (GPDH)
AH2 NAD+ FPH2 2Fe3+ H2O
A NADH FP 2Fe2+ 1/2O2
H+ H+ 2H+ 2H+
• Proteine cu fier şi sulf, ne-heminice: – ionii de fier pot oscila între cifrele de oxidare
2 + şi 3 + – fierul realizează coordinaţii cu sulful anorganic şi
cu atomii de sulf din resturi de cisteină
• Centrele redox Fe - S din aceste proteine sunt– fie binucleare (Fe2S2Cys4)
– fie tetranucleare (Fe4S4Cys4)
(Cys)-S S S-(Cys)
(Cys)-S S S-(Cys)
Fe Fe
Centru binuclear Fe2S2Cys4
(Cys)-S S S-(Cys) Fe Fe
S
S SFe
Fe(Cys)-SS-(Cys)
Centru tetranuclear Fe4S4Cys4
• Coenzima Q (CoQ) sau Ubiqinona (UQ)
– singurul component neproteic al LR
– este lipofilă, solubilă în membrană
– porţiunea poliizoprenică a moleculei (la om, n=10), îi asigură
deplasarea în membrană
– participă la transferul de electroni în LR prin alternanţa între
forma oxidată (ubichinonă) şi redusă (ubichinol)
– porţiunea chinonică a moleculei poate fi redusă reversibil la
semichinonă cu 1e- şi 1H+ sau cu 2e- şi 2H+, la ubichinol
O
O
H3CO CH3
H3CO R
O
OH
H3CO CH3
H3CO R
OH
OH
H3CO CH3
H3CO R
.
Ubichinonã Semichinonã Ubichinol(forma oxidatã) (forma radicalicã) (forma redusã)
+H+ ; e-
-H+ ; e- -H+ ; e-
+H+ ; e-
R = CH2 CH C CH2
CH3
Hn
• Citocromii = hemoproteine
– diferă prin structura hemului al cărui Fe poate
oscila între Fe2+ şi Fe3+
(diferenţele structurale între porfirine determină diferenţe spectrale)
– la mamifere sunt 3 tipuri de citocromi (a, b, c)
componenţi ai LR, cu subtipurile:
• bK (sau b562 care absoarbe specific la 562 nm)
• bT (sau b566 care absoarbe specific la 566 nm)
• c1
• a-a3
citocrom (Fe3+)
citocrom (Fe2+)
e- e+
– acceptă electroni de la un transportor cu potenţial
redox standard mai negativ decât al său şi cedează
apoi aceşti electroni către un transportor cu potenţial
redox standard mai puţin negativ
– Prin ce diferă de Hb şi Mb __????
• In toţi citocromii
– 4 cordinaţii cu atomii de azot ai porfirinei
–2 coordinaţii cu atomii apoproteinei
• In citocromul c – Fe se leagă de apoproteină
• prin două legături coordinative, realizate cu S (Met) şi cu N (His)
• prin 2 legături covalente, fostele grupe vinil au adiţionat grupe –SH din resturile de cisteină din apoproteina citocromului c
NCH CH
N
NCH CH
N
H3C
H3C CH3
CH3CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
CH3
S
S CH2
CH2
CH2
O-OC
CH2O-OC
Fe2+
Met 80
Hys 18
Lan
t pol
ipep
tidic
• Citocromul c este o proteină solubilă
localizată în spaţiul intermembranar, de unde
se poate asocia, ca proteină periferică, feţei
externe a membranei interne.
• Citocromul b conţine pe aceiaşi proteină
două grupe hem distincte: hem bT şi hem
bK.
• Citocromul a-a3 este o proteină transmembranară cu două centre de
legare a substratelor:
– unul pe faţa externă a membranei interne, care leagă citocromul c
– altul pe faţa internă a membranei interne, care leagă O2
• Citocromul a–a3 conţine 2 hemuri distincte
– hem a şi
– hem a3, în acelaşi complex proteic
– Şi doi ioni de cupru:
• CuA asociat cu hem a şi
• CuB asociat cu hem a3
• Cuprul participă direct la transferul de electroni în LR, prin transformări reversibile din
Cu2+ în Cu+
• Citocromul a3 este singurul citocrom ce leagă direct O2, reducându-l;
– acest citocrom este o enzimă, o oxidază (citocrom c-oxidaza).
• Organizarea componenţilor lanţului transportorilor de electroni
NADH FPN CoQ cit. b cit. c1 cit. c cit. a-a3 O2 - 0,32 V + 0,04 V + 0,25 V + 0,82 V
FPS
Succinat
FPS (FAD)
Fe-S
Complex II(Succinat - CoQ reductazã)
Succinat
NADH + H+
FPN (FMN)
Fe - S
Complex I(NADH - CoQ reductazã)
CoQcit.bK, bT, c1
Fe - S
Complex IIICoQH2 - cit. c reductazã
cit. c cit. a-a3Cu
Complex IVCitocrom c oxidazã
O2
NADH+H+ FPN(FMN) FeS1 FeS2 FeS3 FeS41e- 1e- 1e- 2e-
NAD+ FPN(FMNH2)2H+
1e-
2H+
CoQ
CoQH2
• Complexul I (NADH-CoQ reductază):
– dehidrogenaza FMN-dependentă
– proteine cu Fe şi S
– se sintetizează 1 mol ATP
– transferă echivalenţii de reducere de pe NADH pe
CoQ:
• În timp ce se oxidează o moleculă NADH: – 2 electroni sunt transferaţi la CoQ prin complexul I – 4 protoni sunt pompaţi de-a lungul membranei
mitocondriale, din matrix spre spaţiul intermembranar
– energia eliberată în cursul reacţiilor redox care se produc în complexul I este conservată prin pomparea concomitentă a protonilor de-a lungul membranei
– diferenţei de potenţial dintre NADH şi a CoQ, îi corespunde o energie suficientă pentru sinteza a doi moli de ATP;
– în procesul fosforilării oxidative se sintetizează însă un singur mol ATP, restul de energie se disipează în mediu.
• Complexul II (succinat-CoQ reductază) transferă echivalenţii
de reducere de la succinat la CoQ :
• Nu se sintetizează ATP
Succinat FPs(FAD) CoQH2
Fumarat FPs(FADH2) CoQ
• Succinat dehidrogenaza FAD-dependentă:
– dispusă pe partea dinspre matrixul mitocondrial
– catalizează dehidrogenarea succinatului la fumarat în ciclul Krebs
– introduce atomii de hidrogen în lanţul respirator
– Nu se pompează protoni de-a lungul membranei mitocondriale
– nu se sintetizează ATP
• In complex se mai află trei centre cu fier şi sulf şi două
proteine mici hidrofobe.
• Complexul III (CoQH2-citocrom c reductaza)
– echivalenţii de reducere, sub formă de e-, trec de la
CoQH2 la citocromul c
– este pompă de protoni
– Se sintetizează 1 mol ATP
2H )2(Fe c cit. 2 CoQ reductază c citocrom-CoQ )3(Fe c cit. 2 2CoQH
• Complexul IV (citocrom c oxidaza) catalizează
reducerea tetravalentă a O2, acceptorul final de
electroni al lanţului:
O2 + 4 e- + 4 H+ 2 H2OCitocromoxidazã
ADP + Pa ATP
• Complexul IV conţine 4 centre redox:
– citocromul a
– citocromul a3
– doi atomi de cupru CuA şi CuB
– ioni de Mg2+ şi ioni de Zn2+.
• Complexul IV recepţionează e- de la cit. c şi îi transferă pe O2
cit.a
proteina cu CuA
cit. a3
proteina cu CuB
pe O2
• se sintetizează un singur mol ATP
Spatiu intermembranar
Membrana externã
Membranainternã
Criste
Matrix
Proteine componente ale sistemului transportorilor de electroni
• Organizarea componenţilor lanţului transportorilor de electroni
NADH FPN CoQ cit. b cit. c1 cit. c cit. a-a3 O2 - 0,32 V + 0,04 V + 0,25 V + 0,82 V
FPS
Succinat
FPS (FAD)
Fe-S
Complex II(Succinat - CoQ reductazã)
Succinat
NADH + H+
FPN (FMN)
Fe - S
Complex I(NADH - CoQ reductazã)
CoQcit.bK, bT, c1
Fe - S
Complex IIICoQH2 - cit. c reductazã
cit. c cit. a-a3Cu
Complex IVCitocrom c oxidazã
O2
Spatiuintermembranar
Membranainternã
mitocondrialã
FMN
NADH (2e-)
NAD+
Oxaloacetat
Malat
Cit.a-a3
(Cu)
Cit.cCoQFe-S
Cit. b
Cit.c12e-
FADH2
Fe-S
Fe-S
Succinat
Fumarat
Matrix mitocondrial
+ + + + + +
nH+ nH+ nH+
- - - - -
1/2O2
H2O
- - - - -
+ + + + +
ATPsintaza
H+ADP + Pi
ATP
ATPATP-ADP
antiportADP
• Legătura între transportul de electroni în LR şi
fosforilarea oxidativă este realizată prin “forţa
proton motrice”
• Complexul V sau ATP-sintaza mitochondrială (F1F0-ATP-aza) are două domenii:
–porţiunea F0
liposolubilă
parte integrantă a membranei interne;
are rol de translocază de protoni
–porţiunea F1
Hidrosolubilă
ancorată pe F0 spre matrix
are structura
catalizează reacţia ADP + P ATP
Membrana internãmitocondrialã
Interior
Exterior
H+
ATPADP+Pi
ATP
Trunchiul care ataşază F1 la F0 conferă ATP-sintazei
sensibilitate la inhibiţia prin oligomicină.
• Date experimentale demonstrează:–dacă F1 este detaşată de F0, F1 devine o ATP-hidrolază (ATP-ază)
• –dacă F1 + F0 sunt incluse într-o membrană sintetică, plasată într-un gradient de pH, ele sintetizează ATP din ADP şi P
• –dacă doar F0 se include într-o membrană sintetică integră, plasată într-un gradient de pH, membrana devine permeabilă pentru protoni.
Teoria chemiosmotică
• propusă în 1961 de Peter Mitchell:
– transportul e- prin L R produce translocări vectoriale
de protoni prin membrana internă mitocondrială, din
matrix, în spaţiul intermembranar
Complexele I, III şi IV ale LR sunt “ pompe de H+
• matrixul devine mai alcalin şi spaţiul
intermembranar mai acid
• Dublul gradient
– de pH şi
– de sarcină, care apare prin funcţionarea LR
• determină apariţia forţei proton-motrice , conform relaţiei:
• Forţa proton motrice reprezintă energia disponibilă pentru: – sinteza ATP prin fosforilare oxidativă
– procese endergonice mitocondriale
pHF
TR 2,3 - H
• Cum se întorc H+ în matrix ?
– H+ din spaţiul intermembranar vor fi translocaţi înapoi în
matrix prin ATP sintază, în josul gradientului de pH şi de
sarcină, deci cu eliberare de energie;
– energia eliberată va servi la sinteza de ATP
(fosforilare oxidativă)
Cuplarea
FO cu
LR
• Energia degajată în L.R. se calculează după relaţia:
• Reacţia globală de reoxidare a NADH+H+:
variaţia potenţialului redox standard pe tot lanţul respirator:
E0` = 1,14 V
• Energia eliberată la reoxidarea NADH+H+ în lanţul respirator este:
`0ΔEFn`ΔG0
O2H NAD 2O 1/2HNADH
lakc 52,6- 0,32)) (- - 0,82 ( x 23,06 x 2`ΔG0
• o parte din energie este utilizată pentru FO
ADP + Pi ATPATP sintaza
energia eliberata în LR
• La ox. NADH 3 moli de ATP pentru care se
consumă
3x7,3 =21,9 kcal/mol
randamentul utilizării energiei libere pentru sinteza de
ATP este:
21,9 x 100/52,6 = 42%.
• La oxidarea în LR
– NADH 3 moli de ATP / atom gram de oxigen redus
– FADH2 2 moli de ATP / atom gram de oxigen redus
• Câtul de fosforilare se simbolizează P/O şi este:
3/1 pentru reoxidarea NADH+H+ şi
2/1 pentru reoxidarea FADH2.
"Cât de fosforilare" = moli ATP produsi
atomi gram oxigen consumat
• Energia rezultată prin transferul electronilor prin LR este utilizată pentru pomparea H+ de-a lungul membranei interne mitocondriale din matrix în spaţiul intermembranar.
• Se generează un gradient electrochimic care
constă dintr-un gradient de protoni şi un potenţial de membrană.
• Protonii din spaţiul intermembranar revin în matrix prin complexul ATP-sintază, determinând sinteza de ATP din ADP şi fosfatul anorganic.
• Inhibitori ai fosforilării oxidative
• a.Inhibitorii LR
previn curgerea electronilor şi translocarea protonilor.
☺inhibă atât consumul de oxigen cât şi fosforilarea oxidativă
Exemple:
• –rotenone (insecticide de origine vegetală), amitalul (compus din clasa
barbituricelor), pericidina (antibiotic), pentru complexul I
• –tenoiltrifluoracetona, pentru complexul II
• –antimicina A, pentru complexul III
• –CN-, CO, azida (N3-), pentru complexul IV.
• b.Inhibitorii fosforilării:
–oligomicina, care inhibă ATP-sintaza
–atractilozidul, care blochează translocarea
nucleotidelor cu adenină
c.Decuplanţi ai fosforilării oxidative = transportori de protoni prin membrana internă.
• În prezenţa decuplanţilor LR funcţionează cu viteză maximă, indiferent de valoarea raportului ATP/ADP, iar energia lanţului respirator este disipată sub formă de căldură.
• EX. -2,4-dinitrofenolul, şi alţi compuşi aromatici cu caracter acid
Mediu bazic Mediu acid
O-
O-
HO
Membranã
2,4-dinitrofenol
internã
Spatiu intermembranarMatrix
HO
NO2
NO2
HO
Spatiuintermembranar
Membranainternã
mitocondrialã
FMN
NADH (2e-)
NAD+
Oxaloacetat
Malat
Cit.a-a3
(Cu)
Cit.cCoQFe-S
Cit. b
Cit.c12e-
FADH2
Fe-S
Fe-S
Succinat
Fumarat
Matrix mitocondrial
+ + + + + +
nH+ nH+ nH+
- - - - -
1/2O2
H2O
- - - - -
+ + + + +
ATPsintaza
H+ADP + Pi
ATP
ATPATP-ADP
antiportADP
Curs 5
• Inhibitori si decuplanti ai LR
• Reoxidarea NADH in citosol (navetele)
• Digestia şi absorbţia glucidelor
• Cãi de metabolizare glucozã
• inhibitori
c.Decuplanţi ai fosforilării oxidative = transportori de protoni prin membrana internă.
• În prezenţa decuplanţilor LR funcţionează cu viteză maximă, indiferent de valoarea raportului ATP/ADP, iar energia lanţului respirator este disipată sub formă de căldură.
• EX. -2,4-dinitrofenolul, şi alţi compuşi aromatici cu caracter acid
Mediu bazic Mediu acid
O-
O-
HO
Membranã
2,4-dinitrofenol
internã
Spatiu intermembranarMatrix
HO
NO2
NO2
HO
• Ţesutul adipos brun este un ţesut termogenic
• Proteina de decuplare UCP-1
care se găseşte exclusiv în membrana internă a mitocondriilor ţesutului brun, transportă protonii din spaţiul intermembranar în matrix
decuplând astfel sinteza de ATP de transportul protonilor.
Creier
Frigul sensibilizeazã hipotalamusul
Nervul simpatic
Norepinefrinã Receptor adrenergic UCP-1
H+
AMPc
Protein kinaza A
Trigliceride
Acizi grasiATP Sintaza
1/2O2+2H+
H2O
H+
H+
H+NADH FADH2
Celulã din tesutul adipos brun
Controlul respirator
• intermediari ai degradării glucidelor, lipidelor, proteinelor
• –compuşi şi factori implicaţi direct în lanţul respirator şi fosforilarea oxidativă (complexe enzimatice, coenzime reduse, ATP, ADP, O2, Pi, etc.).
• controlul respirator se mai numeşte şi “control prin acceptor de fosfat” .
Grãsimi
Hidrati decarbon
Proteine
dige
stie
si a
bsor
btie
Acizi grasi+
Glicerol
Glucozã
Aminoacizi
Acetil-CoA
Mitocondrie
Surse extramitocondriale de echivalenti reducãtori
2H
-oxidare
CiclulKrebs
ADP
H2O
O2
ATP
Lantul respirator
Specii incomplet reduse ale oxigenului şi azotului
oxigenul - element „duplicitar” - este sursa unor specii foarte active, obţinute prin reducerea secvenţială a O2:
-radicali de oxigen;
-derivaţi non-radicalici ai oxigenului.
.O2
.
O2 O2 (oxigen singlet)
+e-
anionsuperoxid
+ H+
HO2
radicalulhidroperoxil
+e-
O22
anion peroxid
+ H+HO2
+ H+
H2O2
peroxidde hidrogen
NO.
ONOO-
anionperoxinitrit
NO2 OH....stare de tranzitie
NO3anion nitrat
NO2 + HO..radicalul
nitroradicalulhidroxil
+e-
HO- + HOanion radical
.
hidroxil hidroxil
+ e- + 2H+
2H2O
Sursele de SRO în organismSurse endogene de SRO, în condiţii fiziologice:
- în mitocondrii în LR în prezenţa unor inductori;
–activitatea enzimelor: XO, ciclooxigenază, MAO, NADPH oxidază;
–în cursul oxidării acizilor graşi cu catenă lungă în peroxizomi;
–autooxidarea unor compuşi: Fe2+, hem, tioli, adrenalină;
–biosinteza hormonilor tiroidieni;
–transformarea acidului arahidonic în prostaglandine, tromboxani, lipoxine;
R-OO.
R-OOH
Vitamin E-tocopherol)
Vitamin E(radical)
Ubiquinone
Ubiquinol
Vitamin C(radical)
Vitamin C
G-S-S-G
G-SH
Thioredoxin ox.
Thioredoxin red.
acidDihydrolipoic
acid-lipoic
NADPH
NADP+
Cellular reductionsystems
Oxidants
Mijloace de protecţie enzimatice
Catalazã
O2 O2 H2O2
Superoxid dismutazã
.+ e-
Glutation peroxidzã
2 G-SH
H2O
G-S-S-G
Glutation reductazã
NADPH + H+
NADP+
2 G-SH
Reoxidarea NADH citosolic
• NAD+ este coenzima dehidrogenazelor atât pentru reacţiile care au loc în mitocondrie cât şi pentru cele din citoplasmă:
SH2 + NAD+ Sox + NADH + H+
• Mitocondrial NADH + H+ se ox în LR
• Reoxidarea NADH + H+ produs în citoplasmă:
-în condiţii anaerobe
în reacţia acid piruvic acid lactic
-prin introducerea echivalenţilor de reducere în LR, indirect prin navete (shuttle), deoarece NADH nu poate trece prin membrana mitocondrială.
• Naveta glicerolfosfatului este unidirecţională şi are ca scopuri:
-menţinerea concentraţiei necesare de NAD+ în citoplasmă şi
-furnizarea de echivalenţi de reducere LR.
Citosol Membrana externã Membrana internã
NAD+ Glicerol-3-fosfat Glicerol-3-fosfat FAD
FADH2
LR
Glicerol-3-fosfatdehidrogenaza
DihidroxiacetonDihidroxiacetonfosfatfosfat
NADH + H+
Glicerol-3-fosfatdehidrogenaza
Naveta malat-aspartat este bidirecţională Prin acţiunea acestei navete se asigură atât reoxidarea NADH + H+
citoplasmatic, cât şi reglarea cuplurilor NADH – NAD+ extra şi
intramitocondriale
Membranã internãCitosol Matrix
-cetoglutarat-ceto
glutarat
1
Oxaloacetat
Aspartat AspartatGlutamat
Transaminare
NAD+ Malat Malat
NADH+H+
NAD+
NADH+H+Oxaloacetat
Glutamat
Transaminare
Malat dehidrogenaza Malat dehidrogenaza
2
H+ H+