Katabolismus - jak budeme postupovat

Transkript

1 Katabolismus - jak budeme postupovat I. fáze aminokyseliny proteiny polysacharidy glukosa lipidy Glycerol + mastné kyseliny II. fáze III. fáze ETS

2 itrátový cyklus yklus trikarboxylových kyselin, Krebsův cyklus Amfibolický děj, cyklický Lokalizace - mitochondrie Probíhá pouze za aerobních podmínek

3 Acetyl-oA (= AcSoA nebo AcoA) Zdroje: aminokyseliny sacharidy mastné kyseliny

4 Vstup do K - produkce acetyl oa z pyruvátu Oxidační dekarboxylace pyruvátu: pyruvátdekarboxylasový (pyruvátdehydrogenasový) komplex H 3 -O-OO - + NAD + + HSoA H 3 -O-SoA + NADH + H + + O 2 multienzymová jednotka: 3 enzymy mnohokrát opakované Escherichia coli: 24 polypeptidů, M h = 4, Da Bacillus stearothermophilus: 60 polypeptidů, M h = Da 5 kofaktorů: TPP, lipoát, oa, FAD, NAD +

5 Thiamindifosfát (B1)

6 Lipoát - prostetická skupina Amid kyseliny lipoové

7 HS oa H 3 -O-OO - + NAD + + HSoA H 3 -O-SoA + NADH + H + + O 2

8 Regulace pyruvátdehydrogenasy - vstup do K

9 itrátový cyklus, yklus kyseliny citronové (K) yklus trikarboxylových kyselin Sumárně: H 3 O SoA 2O [H] H 3 O SoA + 3NAD + +FAD +GDP + Pi + 2H 2 O 2O 2 + 3NADH + 3H + + FADH 2 + GTP + oash

10 Regulace K

11

12 Reakce doplňující intermediáty K Anaplerotické děje: - karboxylace 3 sloučenin: H 3 -O-OO - + O 2 + ATP + H 2 O - OO-H 2 -O-OO - + ADP + P i O O O O P O O O + O 2 + P i O H 2 O H 2 fosfoenolpyruvát O O

13 Glyoxalátový cyklus Rostliny (semena), plísně, houby, protozoa, bakterie 1. Zahrnuje pouze pět reakcí 2. Neuvolňuje se O 2 3. Vstupují 2 AcoA 4. Vzniká 4 (oxaloacetát) Isocitrátlyasa a malátsynthasa existují jen u rostlin. Umožňují klíčícím rostlinám využívat skladované triacylglyceroly. Jedná se o anaplerotickou reakci!! Vnáší oxaloacetát do citrátového cyklu. 2 AcoA + NAD + sukcinát + NADH + H +

14 Katabolismus proteiny I. fáze aminokyseliny polysacharidy glukosa lipidy Glycerol + mastné kyseliny II. fáze III. fáze ETS

15 Elektrony transportující systémy a synthesa ATP Oxidativní fosforylace (dýchací řetězec) Světelná fáze fotosynthesy (fotofosforylace)

16 Oxidativní fosforylace probíhá na vnitřní membráně mitochondrií

17 Buněčná respirace 1. oxidační regenerace NAD + (NADH NAD + ) FAD (FADH 2 FAD) ETS 2. využití nashromážděné energie Synthesa ATP

18

19 Přímé slučování vodíku s kyslíkem je exotermní reakce, pro organismus nepoužitelná Řešení: postupné uvolňování energie a ukládání do molekul ATP

20 Přenos elektronů přes tři dýchací enzymové komplexy ve vnitřní mitochondriální membráně KK I KK III KK IV Espero Publishing, s.r.o.

21 NADH ubichinon reduktasa - 0,32 V Kotvený komplex I + 0,82 V

22 Flavinmononukleotid - kofaktor KKI H 3 H N O NH H 3 H H N O NH H 3 H H N O NH H 3 H N N H 2 H OH O H 3 H N H H 2 OH N O H 3 e + H + e + H + H N H H 2 OH N H O H OH H OH H OH H OH O H OH O H OH O H 2 O P O- H 2 O P O- H 2 O P O- O- O- FMN FMNH FMNH 2 O- Fe 3+ Fe 2+

23 Koenzym Q - 0,32 V Mobilní přenašeč + 0,82 V

24 Koenzym Q Isoprenoidní jednotka nx

25 Ubichinol cyt c reduktasa - 0,32 V Kotvený komplex I Mobilní přenašeč Kotvený komplex III + 0,82 V

26 H 3 H 3 H S H 2 protein H 3 N H 3 N Fe N OO H 2 H 2 N H S H 2 protein H 3 H 2 H 3 H 2 OO Hem c Hem je prosthetická skupina cytochromů. Fe e - Fe ++

27 ytochrom c oxidasa - 0,32 V Kotvený komplex I Mobilní přenašeč Kotvený komplex III + 0,82 V Mobilní přenašeč Kotvený komplex IV

28 Kotvený komplex II - sukcinát dehydrogenasa - postranní vstup z citrátového cyklu

29 HEMIKÉ ZOBRAZENÍ NADH + H + + Q NAD+ + QH 2 KKI (aktiv. transp. H + ) KKIII (aktiv. transp. H + ) QH cyt-c(fe 3+ ) Q + 2 cyt-c(fe 2+ ) + 2H + KKIV (aktiv. transp. H + ) 4 cyt-c(fe 2+ ) + 4 H + + O 2 4 cyt-c(fe 3+ ) + 2 H 2 O Postranní vstupy do DŘ (SH 2 : jiný donor H než NADH): KKII (žádný transport) SH 2 + Q S + QH 2

30 NADH + H + + 1/2O 2 Oxidativní fosforylace? NAD + + H 2 O 3 (ADP + Pi) 3 (ATP + H 2 O) SH 2 + 1/2O 2 S + H 2 O 2 (ADP + Pi) 2 (ATP + H 2 O) hemiosmotická teorie: P.Mitchell (1961)

31 Transport protonů přes vnitřní mitochondriální membránu KK I KK III KK IV Espero Publishing, s.r.o.

32 Dvě složky gradientu elektrochemického potenciálu protonů přes vnitřní mitochondriální membránu protonmotivní síla + out G = F. + 2,303. RT.log + inr PMF H H RT 2, ph F (kj/mol) (V) φ membránový potenciál m.f. φ elektrický potenciál na membráně m = náboj iontu 1 pro H + Espero Publishing, s.r.o.

33 Protonmotivní síla = potenciální energie protonů na membráně ph mitochondrie 0,15-0,20 V 0,75 thylakoid 0 3,5 Obecné využití PMF: synthesa ATP sekundární aktivní transport pohyb bičíků u bakterií produkce tepla v hnědé tukové tkáni

34 Membránová fosforylace Protony procházejí membránou kanálem F 0 ve směru koncentračního gradientu otáčením rotoru vzniká mechanická energie, která se uloží do ATP Mezimebránový prostor ADP + P i H + H + H + H + H + H + H + H + Rotor F 0 Katalytická podjednotka F 1 ATP H + Mitochondriální matrix

35 - 0,32 V NADH + H + Kotvený komplex I 1 ATP - 0,18V FADH 2 Kotvený komplex III 1 ATP 1 ATP + 0,82 V Kotvený komplex IV Reoxidací 1 NADH + H + vznikne energie umožňující synthesu 3 molekul ATP! Reoxidací 1 FADH 2 vznikne energie umožňující synthesu 2 molekul ATP

36 Protonmotivní síla produkce tepla Gradient ph - rozpojovače, termogenin membrána propustnější pro H + - neprodukuje se ATP termogenin

37 Energetická bilance K H 3 O SoA + 3NAD + +FAD +GDP + Pi + 2H 2 O 2O 2 + 3NADH + 3H + + FADH 2 + GTP + oash 12 ATP

38 K je regulován podle energetických potřeb buňky/organismu Rozhodující je poměr ADP/ATP a NADH/NAD +