Resume
Samenvatting metabolisme en metabole regeling H5-8
- Cours
- (E05C5A)
- Établissement
- Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
Uitgebreide samenvatting metabolisme en metabole regeling H5-8+ de verdiepingslessen
[Montrer plus]
Vendeur
S'abonner
Aperçu du contenu
Samenvatting Metabolisme en metabole regeling H5-8H5: Oxidatieve fosforylering
Energierijke moleculen worden in de oxidatieve
fosforylering gebruikt om ATP te maken. Deze energierijke
moleculen→ gereduceerde co-enzymen (NADH en FADH2)
komen bijv. uit de glycolyse en citroenzuurcyclus. De
oxidatieve fosforylering vindt plaats in de binnenste
mitochondriale membraan. Er zijn 4 enzymen complexen die
e- (elektronen) van NADH en FADH2 overdragen aan
zuurstof. De zuurstof wordt als finale elektronacceptor
gebruikt en daarom is zuurstof zo belangrijk in de cel.
I, II, III en IV vormen samen de mitochondriale ademhalingsketen/elektronentransportketen. Deze
complexen gaan de elektronen van de gereduceerde co-enzyme overdragen aan zuurstof. Doordat ze
hun elektronen hebben afgegeven, worden geredoxideert en terug gebruikt bij substraat verbranding.
Door verschillende redoxreacties die plaatsvinden komt energie vrijkomen en die energie wordt
gedeeltelijk gebruikt om energie op te wekken onder vorm van protonconcentratie gradiënt (I, III,
IV). Protonen worden gepompt van matrix kant naar intermembraanruimte ontstaat er een groot
verschil in protonenconcentratie tussen beide compartimenten (matrix pH8, 7 in
intermembraanruimte). Protonenconcentratie gradiënt zorgt ook voor
electro-chemisch gradiënt. Electro-chemisch potentiaal= mitochondriale
membraan potentiaal. Veel energie is opgeslagen in het protonenconcentratie
gradiënt zodat die als batterij kan functioneren.
Het V enzymcomplex is waar de ATP-synthese plaatsvindt. Hier wordt
ADP en inorganisch fosfaat (Pi) omgezet in ATP. Oxidatief proces is goed
gekoppeld de snelheid van ATP-synthase = goede respiratoire koppeling.
Maar er zijn aantal processen die dat kunnen verstoren. Bv. aanwezigheid
van ontkoppelings-eiwitten (UCP) (tussen IV en V) kunnen maken dat deel
van protonenconcentratiegradiënt (H+ niet naar V) verloren gaat zonder dat er ATP mee gemaakt
wordt.
Het systeem dat energie gaat opleveren vanuit NADH en FADH2 zorgt ervoor dat zuurstof
wordt gereduceert tot water→ 4 elektronen nodig→ zuurstof naar 2 moleculen water. Maar
de gereduceerde co-enzymes hebben maar twee elektronen→ ½ zuurstof naar 1 water.
NADH geeft 2e- aan complex I, geeft door aan complex III, IV en uiteindelijk naar O2 gaan
+
met vorming van H2O→ NADH + H + ½ O2 →NAD+ + H2O→ 2 redoxkoppels in reactie:
NADH –NAD+ en O2 en H2O. Een soort gelijke reactie geldt voor FADH2 maar die geven hun
elektronen van II naar III (en dan zelfde weg verder)→ FADH2 + ½ O2→ FAD + H2O.
E0 = standaard redoxpotentiaal verbonden
aan redoxkoppels. Hoe groter potentiaal, hoe
meer elektronegatief de oxidator, dus hoe
liever dat die optreed als oxidator→ O2 treedt
liever op als oxidator dan NAD+.
Deze redoxreacties zijn sterke exergonische
reactie is die heel veel energie oplevert
(220kJ/mol). Terwijl om ATP molecule aan
te maken is er 30 kJ/mol nodig.
,Doordat de grote moleculen niet erg mobiel zijn, zijn er co-enzymen om de elektronentransfer zo
soepel mogelijk te laten verlopen. Co-enzym Q en cytochroom C, e- opnemen van
elektronencomplex opwaarts en stroomafwaarts afgeven. Ook maken ze het energie verval in stukken
vrijkomt en niet in één keer. Hierdoor veranderen bepaalde eiwitten van conformatie zodat protonen
van matrix naar intermembraan gepompt kunnen worden. Het energie-verval vindt plaats op 3
plekken die overeenkomen met complexen I, III en IV
Hoe gaan enzyme complexen elektronen afgeven aan elkaar?→ Elektronen worden eerst afgegeven
aan complex I = NADH dehydrogenase omdat e- van NADH gaat opnemen. I is groot met vele
subeenheden. Aan de matrix kant gaat NADH 2e- afgeven aan complex I dat door verschillende
redoxreacties afgegeven wordt aan geoxideerde co-enzym Q (ubiquinon) dat zelf gereduceerd wordt
tot QH2 (ubiquinol). NADH geven dus 2e- af aan flavinemononucleotide (FMN), dan naar
ijzerzwavelkristallen en uiteindelijk naar co-enzym Q. FMN en ijzerzwavelkristallen zijn
prothetische groepen die aan bepaalde subeenheden zitten in het complex. Op dit niveau worden de
2e- altijd samen getransfereerd. Dit verandert bij complex III. Tijdens transport van e- complex I
wordt er energie gebruikt om 4H+ (protonen) te pompen van matrix kant naar intermembranaire
ruimt.
Nu dat 2e- op co-enzym Q zitten, gaat Q de e- afgeven aan complex III. III bevat reeks andere e-
dragers. Het verschil met e-dragers met I is dat hier e- dragers telkens maar 1e- tegelijk kunnen
overbrengen. Meeste e-overdragers zijn cytochromen = redoxreactieve eiwitten met centraal Fe-ion
in heemgroep. Redoxtoestand van Fe gaat variëren tussen 2+ en 3+. Ook complex III 2H+ pompen
naar intermembraanruimte. Er worden ook 2H+ afgegeven van QH2 tijdens de redoxidatie. Dus in
totaal 4H+ afgegeven aan Cyt C. Doordat e- een per een worden overgedragen kan er een situatie
ontstaan waar vrij e- aanwezig is op Q → betekent radicalen→ risico op schade door reactief
molecule. Om dit te vermijden heb je de Q-cyclus.
Om Q-cyclus te laten verlopen zijn er binnen complex III, 3 belangrijke redoxcentra.
- Ijzer-zwavelgroep in Rieske-eiwitten
- Heem groep binnen cyt C1
- Cyt B dat 2 heemgroepen bevat
Cyclus start wanneer gereduceerde co-enzym Q bindt aan complex III. Gereduceerd Q gaat 2 e-
afgeven aan III en tegelijk 2 chemische p+ naar intermembraanruimte. Elk volgen ze een andere weg:
1. Via ijzer-zwavelgroep naar heemgroep in cyt C1 naar cyt C→ zelf gereduceerd en naar IV
2. Via twee heemgroepen van Cyt B naar geoxideerd Q→ partieel gereduceerd semi-quinone
(radicaal) ontstaat.
We willen geen radicaal dus 2de analoge cyclus schiet in gang. Er wordt 2de molecule Q gereduceerd,
en geeft e- af. 1e- via Rieske-eiwitten etc. en de andere gaat opnieuw over cyt B en komt terecht in
radicaal SQ→ 2x SQ zorgt voor volledig gereduceerd Q.
De 2 moleculen cyt C geven hun e- af aan IV= cytochroom c oxidase. IV is een dimeer van meer dan
10 subeenheden waarvan meeste regulatorische functie hebben en 3 daarvan waar redoxreacties
, plaatsvinden→ belangrijk voor pompen van 2H+ naar matrixkant, maar ook nog 2H+ nodig om O2 te
reduceren dus eigenlijk 4H+ nodig. De 4e- aangevoerd worden om volledig O2 te reduceren tot 2
water. Dit gebeurt doordat elektronen worden doorgegeven door een koper (CU) centrum en het
ijzercentra van cyt A en cyt A3.
Doordat e- maar één voor één aangevoerd wordt, kan er een reactieve radical ontstaan. Om dit te
vermijden is er een apart proces voor nodig. In IV zitten enkele hele belangrijke redoxreactieve centra
die belangrijk zijn voor het proces. Heemgroep in Cyt a3 waar Fe3+ in zit en koper-b-ion in
koper-proteïne:
1. Voordat reductie proces begint in complex IV zijn 2 redoxcentra in geoxideerde toestand (Fe3+
en CuB2+) gebracht.
2. Eerst gaat een cyt C 1e- afleveren en wordt overgeleverd aan Fe-centrum en dat gaat het
rechtstreeks overbrengen aan het koper-b-ion. Hierdoor wordt het koper ion gereduceerd tot
koperB+.
3. Een tweede cyt c gaat 1e- afgeven en dat gaat vastzitten op Fe-centrum waardoor beide
redoxreactieve centra in gereduceerde toestand zijn gebracht.
4. Dan pas gaat O2 gebonden worden en de binding tussen 2 O atomen worden verzwakt door een
reorganisatie van bindingen tot peroxide.
5. Nog 2 stappen waar telkens nieuw molecule cyt c 1e- gaat afgeven en telkens chemisch H+
geïnvesteerd wordt om 2 O’s te reduceren tot hydroxyl groepen.
6. Proces eindig met nog investering van extra chemische H+ die hydroxylgroepen gaan omvormen
tot H2O→ Vrijzetting van hydroxylgroepen zorgt dat redoxreactieve centra teruggeoxideerd
worden→ Veilig systeem dat bijna alle O2 gaat reduceren tot water.
Toch kan nog op andere plaaten e- ontsnappen. Onder normale omstandigheden 1-2% e- die de keten
ingaan ontsnappen. Kleine hoeveelheden kunnen signaalfunctie hebben maar als is dan kan dit leiden
tot schade. Het superoxide radicaal kan gedetoxificeerd worden door verschillende enzymen =
superoxide dismutase (2 vormen). De enzyme gaan 2 moleculen superoxide anion radicaal
omvormen tot H2O2 en O2. H2O2 is schadelijk dus wordt verder gedetoxificeerd door andere
enzymen.
1. Peroxisomen katalase: 2 H2O2→ 2 H2O + O2.
2. Glutathione peroxidasen die H2O2 kunnen detoxificeren tot water waarbij ze afhankelijk zijn
van glutathione.
H2O2 kan ook omgevormd worden door aanwezigheid transitiemetalen zoals Fe= Fenton reactie.
Hierdoor ontstaat hydroxyl-radicaal wat heel toxisch is en kan met elke componenten in cel reageren.
Het pad van FADH2 begint in complex II. FADH2 werd gevormd in reactie succinaat→ fumaraat
(citroenzuurcyclus). FADH2 2e- worden doorgesluisd naar Fe-S cluster binnen II en van daaruit 2e-
naar Q. Vanaf nu proces gelijk voor NADH. De FADH2 dat gevormd werd in de mitochondriale beta
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur sisivorst. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €5,92. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
Peut-on faire confiance à Stuvia ?
4.6 étoiles sur Google & Trustpilot (+1000 avis)
73314 résumés ont été vendus ces 30 derniers jours
Fondée en 2010, la référence pour acheter des résumés depuis déjà 14 ans