Citrátový cyklus a Dýchací řetězec. Milada Roštejnská Helena Klímová

Transkript

1 Citrátový cyklus a Dýchací řetězec Milada oštejnská elena Klímová 1

2 bsah 1 Citrátový cyklus Citrátový cyklus (reakce) Citrátový cyklus (schéma) espirace (dýchání) Vnější a vnitřní respirace Dýchací řetězec Mitochondrie Schéma energetického metabolismu v mitochondriích Enzymové komplexy Použitá literatura

3 Citrátový cyklus Citrátový cyklus neboli cyklus kyseliny citronové je označení pro sled reakcí, při nichž se acetylkoenzym A mění na oxid uhličitý za současného uvolnění energie. Cyklus zahajuje oxalacetát, který se v posledním stupni regeneruje. C - C 2 C C - xalacetát C 3 C S-CoA Acetylkoenzym A bsah Citrátový cyklus je spřažen s dýchacím řetězcem a probíhá pouze ve spojení s tímto řetězcem.

4 C - C C 2 C - oxalacetát C AD+ S-CoA S-CoA 2 C C - C 2 C citrát C - C - AD + C 2 C C C - C - C - isocitrát C - AD + dýchací řetězec AD+ C C - C 2 C C 2 C - malát C 2 2 C C - 2-oxoglutarát AD + S-CoA 2 C - AD + C 2 C C C - fumarát FAD 2 FAD sukcinát 2 C C- 2 C C - GDP S-CoA GTP GDP + P C 2 2 C C S CoA C - sukcinylkoenzym A bsah ATP ADP

5 Citrátový cyklus spustit animaci Acetylkoenzym A S-CoA S-CoA Citrát xalacetát Isocitrát Malát Dýchací řetězec 2-oxoglutarát Fumarát Sukcinylkoenzym A bsah Sukcinát GTP

6 espirace (dýchání) Během dýchání dochází k oxidaci živin, a tím vzniká energie potřebná pro pohon řady biochemických procesů. Při dýchání dochází k absorpci kyslíku z atmosférického vzduchu a naopak k výdeji oxidu uhličitého. 2 C 2 Kyslík je přenášen oběhovým systémem ke každé buňce organismu. bsah br. 1. Vnější respirace

7 Vnější a vnitřní respirace Dýchání (respiraci) můžeme rozdělit na dvě rozdílné části jednoho procesu: Vnitřní respirace Vnější respirace Probíhá v buňkách. Složky potravy jsou odbourávány řadou chemických reakcí, z nichž většina potřebuje kyslík. Tyto reakce uvolňují energii. Dodává kyslík buňkám, a tím umožňuje vnitřní respiraci. bsah

8 Vnitřní membrána Mitochondrie Dýchací řetězec je lokalizován ve vnitřní mitochondriální membráně. Citrátový cyklus probíhá v matrix mitochondrie. Matrix Vnější membrána Mezimembránový prostor br. 2. Mitochondrie bsah

9 Dýchací řetězec Dýchací řetězec je souborem reakcí, které ukončují energetické odbourávání monosacharidů, mastných kyselin, glycerolu a aminokyselin. V dýchacím řetězci probíhá oxidace redukovaných koenzymů: AD AD FAD 2 FAD Protony z redukovaných koenzymů jsou přenášeny do mezimembránového prostoru. Elektrony z redukovaných koenzymů jsou přenášeny po sérii akceptorů uspořádaných v dýchacím řetězci na elementární kyslík za vzniku vody. bsah 4 (z matrix) energie

10 Dýchací řetězec Dýchací řetězec se skládá ze 4 enzymových komplexů a z enzymu ATP-synthasy. Během přenosu elektronů vzniká energie, kterou využívá každý enzymový komplex k čerpání protonů z matrix do mezimembránového prostoru Při přechodu protonů zpět do matrix vzniká energie, která pohání syntézu ATP z ADP a anorganického fosfátu. Protony roztáčí stopku hlavy ATP-synthasy, a tím dochází k syntéze ATP. bsah

11 br. 3. Schéma energetického metabolismu v mitochondriích Vnější mitochondriální membrána Vnitřní mitochondriální membrána ATP - synthasa 2 2 Dýchací řetězec 3AD +, FAD 2 ADP + P ATP 3AD; FAD 2 Citrátový cyklus 2 Matrix Acetyl-CoA 2C 2 2C 2 Pyruvát Mastné kyseliny (Pomocí přenašeče) bsah Pyruvát Mastné kyseliny Cytosol

12 Enzymové komplexy (zjednodušené schema) I AD-CoQ oxidoreduktasa II Sukcinát-CoQ oxidoreduktasa III CoQ 2 cytochrom c oxidoreduktasa IV Cytochrom c oxidasa V ATP-synthasa I Koenzym Q 2 2 Cyt c III Cyt c 4 IV V AD + AD II FAD 2 FAD Matrix ADP + P ATP bsah

13 bsah: Dýchací řetězec* (pro učitele) Enzymový komplex I Enzymový komplex II Enzymový komplex III Enzymový komplex IV Enzymové komplexy eakce enzymových komplexů Koenzymy AD, FAD 2 Koenzym Q, Koenzym Q 2 Použitá literatura

14 Enzymové komplexy: Komplex I Komplex I: AD-CoQ-oxidoreduktasa AD + CoQ AD + + CoQ FM I FM 2 (2,2 ) 2Fe 2+ 2Fe 3+ 2Fe 3+ 2Fe CoQ 2 (2,2 ) 2CoQ. (1,1 ) 2 2 Matrix AD AD + 3 C 3 C C 3 2 oxidace.. redukce 3 C C + C 3 2 bsah Koenzym ADQ = ubichinon Koenzym AD Q 2 = + ubichinol

15 Enzymové komplexy: Komplex II Komplex II: Sukcinát-CoQ-oxidoreduktasa FAD 2 + CoQ FAD + CoQ II 2CoQ 2 (2,2 ) 2CoQ. (1,1 ) FAD FAD 2 (2,2 ) Matrix 2 2 bsah Sukcinát - C-C 2 -C 2 -C - Fumarát - C-C=C-C - C 3 C 3 Koenzym Q FAD = ubichinon 2 oxidace redukce C 3 C 3 Koenzym Q 2 FAD = ubichinol

16 Enzymové komplexy: Komplex III Komplex III: CoQ 2 cytochrom-c-oxidoreduktasa CoQ 2 + cyt c (Fe 3+ ) CoQ + cyt c (Fe 2+ ) Elektron z komplexu I nebo II CoQ. (1,1 ) Cyt b CoQ 2 (2,2 ) Koenzym Q III Cyt c Cyt c Cyt c IV Matrix C 3.. C 3 bsah Koenzym Q = ubichinon Koenzym Q 2 = ubichinol

17 Enzymové komplexy: Komplex III Komplex III: CoQ 2 cytochrom-c-oxidoreduktasa CoQ 2 + cyt c (Fe 3+ ) CoQ + cyt c (Fe 2+ ) Elektron z komplexu I nebo II CoQ 2 (2,2 ) CoQ. (1,1 ) Cyt b CoQ. (1,1 ) CoQ Cyt c Matrix Koenzym Q bsah

18 Enzymové komplexy: Komplex IV Komplex IV: Cytochrom-c-oxidasa 4cyt c (Fe 2+ ) cyt c (Fe 3+ ) e- III Cyt c Cyt c Cyt c 4 IV Cyt a Cyt a Matrix bsah

19 Enzymové komplexy II Sukcinát-CoQ oxidoreduktasa III CoQ 2 cytochrom c oxidoreduktasa I AD-CoQ oxidoreduktasa IV Cytochrom c oxidasa V ATP-synthasa 4 4 Cyt c II CoQ. CoQ Cyt c 2 III Cyt c 4e CoQ. - I IV CoQ V FAD 2 FAD Matrix AD + AD ADP + P Fumarát - C-C=C-C - Sukcinát - C-C 2 -C 2 -C - ATP bsah

20 eakce enzymových komplexů Komplex I: AD-CoQ-oxidoreduktasa AD + CoQ AD + + CoQ 2 Komplex II: Sukcinát-CoQ-oxidoreduktasa Komplex III: CoQ 2 cytochrom-c-oxidoreduktasa Komplex IV: Cytochrom-c-oxidasa FAD 2 + CoQ FAD + CoQ 2 CoQ 2 + cyt c (Fe 3+ ) CoQ + cyt c (Fe 2+ ) + 2 4cyt c (Fe 2+ ) cyt c (Fe 3+ ) bsah Kyslík udržuje komplex cytochromů v oxidovaném stavu (Fe 2+ zoxiduje zpátky na Fe 3+ ).

21 Koenzymy AD, FAD 2 V dýchacím řetězci probíhá oxidace redukovaných koenzymů. nikotinamidadenindinukleotid 2 oxidace redukce C + 2 AD AD + AD AD C 3 flavinadenindinukleotid oxidace 2 C 3 2 redukce bsah FAD 2 FAD 2 FAD FAD

22 Koenzym Q, Koenzym Q 2 C 3 C C C 3 Koenzym Q = ubichinon Koenzym Q ubisemichinon (radikál) Koenzym Q 2 = ubichinol AD + CoQ AD + + CoQ 2 bsah FAD 2 + CoQ FAD + CoQ 2

23 Použitá literatura [1] ALBETS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, [2] SFVÁ, D. TICÁ, M. a kol. Biochemie základní kurz. Praha: skripta UK, [3] KALS, P. Základy biochemie. Praha: Academia, [4] BLMFIELD, M., M. Chemistry and the Living rganism. Canada: John Wiley & Sons, Inc., [5] KLUDA, P. Základy biochemie. strava: nakladatelství Pavel Klouda, [6] VDÁŽKA, Z. Biochemie. Praha: Scientia, [7] McKEE, T. McKEE, J. Biochemistry: an introduction. United States of America: McGraw-ill Companies, Ilustrace Markéta oštejnská: obr. 1 bsah