7a-fosforilazione-os..
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Acidi grassi Amminoacidi Catabolismo delle sostanze nutrienti glucosio Glicolisi e- Esso può essere diviso in tre fasi piruvato Complesso della piruvato deidrogenasi e- e- CO2 Acetil-CoA e- Fase 1: Produzione di Acetil-CoA Fase 2: Ossidazione dell’Acetil-CoA Ossalacetato Citrato Ciclo edell’acido ecitrico eCO2 Fase 3: Trasferimento degli elettroni e fosforilazione ossidativa e- NADH FADH2 (trasportatori Ridotti di e-) e- 2H+ + 1/2O2 Catena respiratoria (trasferimento dedgli Elettroni) ADP + Pi CO2 ATP H2 O La fosforilazione ossidativa avviene nei mitocondri Struttura del mitocondrio Reazioni del ciclo dell’acido citrico Acetil-CoA 1 Citrato 2 Ossalacetato Isocitrato NADH 3 8 CO2 Malato NADH a-chetoglutarato 7 4 CO2 Fumarato NADH 6 FADH2 5 Succinil-CoA Succinato GTP (ATP) Anatomia biochimica di un mitocondrio Membrana esterna permeabile a piccole molecole e ioni Membrana interna impermeabile alla maggior parte delle piccole molecole e degli ioni, copresi i protoni. Contiene: •la catena respiratoria (complessi I-IV) •l’ATP-ADP translocasi •l’ATP sintasi (F0F1) •altri trasportatori di membrana Matrice Contiene: •Il complesso della piruvato deidrogenasi •gli enzimi del ciclo dell’acido citrico •gli enzimi della b ossidazione degli acidi grassi •gli enzimi dell’ossidazione degli amminoacidi •DNA, ribosomi •molti altri enzimi •ATP, ADP, Pi, Mg2+, Ca2+, K+ Canali di porina ATP sintasi (F0F1) Creste Ribosomi Ubichinone UQ o coenzima Q Ubichinone (UQ) (completamente ossidato) O H3C O Trasportatore di una coppia di elettroni e una di protoni della catena respiratoria CH3 CH2 CH CH2 H 10 H3C O CH3 O H+ + e- O OH H+ + e- H3C O R H3C O R H3C O CH3 H3C O CH3 OH Radicale semichinonico (UQH*) OH Ubichinolo (UQH2) (completamente ridotto) I loro gruppi prostetici, porfirina Citocromi, proteine che H3C trasferiscono gli elettroni localizzati nella membrana mitocondriale interna CH CH2 H2C CH CH3 N N Fe N N H3C CH2 CH2 H3C O CH2 CH2 O O O Ferro protoporfirina IX S Cys H3C Cys H3C S H3C CH CH CH2 OH CH3 CH3 OHC CH2 CH2 CH2 CH2 O O N H3C Fe N N H3C Eme A (nei citocromi tipo a) CH3 N N CH3 CH3 N N Fe N CH2 CH H3C CH CH3 O O H3C CH2 CH2 CH2 CH2 O O Eme C (nei citocromi tipo c) O O Proteine Ferro-Zolfo, altre proteine che trasferiscono gli elettroni localizzati nella membrana mitocondriale interna Cys S Cys S Fe Cys S Fe Cys S S S Cys S Fe S Cys Cys S Cys S Cys S Fe S Fe Fe Cys S S Cys S S S Fe S Cys Componenti proteici della catena di trasporto degli elettroni dei mitocondri Complesso enzimatico Massa kDa I - NADH deidrogenasi 850 Numero di Gruppo subunità prostetico >25 FMN, Fe-S II - Sucinato deidrogenasi 140 4 FAD, Fe-S III - Ubichinone-citocromo c ossidoriduttasi 250 10 Eme, Fe-S Citocromo c 13 1 Eme IV- Citocromo ossidasi 160 6-13 Eme, CuA, CuB Separazione dei complessi enzimatici MITOCONDRI PURIFICATI Trattomento con digitonina Rottura osmotica Frammenti della membrana interna •Viene prima rimossa la membrana esterna mediante trattamento con digitonina. •Si opera quindi una rottura per osmosi che produce frammenti della membrana interna. •I frammenti sono poi solubilizzati con detergente Frammenti della membrana esterna (scartati) Solubilizzazione con un detergente, seguita da cromatografia a scambio ionico Via seguita dagli elettroni per passare all’ubichinone (UQ) Spazio intermembrana NADH +H+ + UQ NAD+ + UQH2 Matrice Componenti proteici della catena di trasporto degli elettroni dei mitocondri Complesso enzimatico Massa kDa I - NADH deidrogenasi 850 Numero di Gruppo subunità prostetico >25 FMN, Fe-S II - Sucinato deidrogenasi 140 4 FAD, Fe-S III - Ubichinone-citocromo c ossidoriduttasi 250 10 Eme, Fe-S Citocromo c 13 1 Eme IV- Citocromo ossidasi 160 6-13 Eme, CuA, CuB Catena respiratoria, flusso degli elettroni fino all’ossigeno che viene ridotto ad acqua Componenti proteici della catena di trasporto degli elettroni dei mitocondri Complesso enzimatico Massa kDa I - NADH deidrogenasi 850 Numero di Gruppo subunità prostetico >25 FMN, Fe-S II - Sucinato deidrogenasi 140 4 FAD, Fe-S III - Ubichinone-citocromo c ossidoriduttasi 250 10 Eme, Fe-S Citocromo c 13 1 Eme IV- Citocromo ossidasi 160 6-13 Eme, CuA, CuB Aggiunta di venturicidina o di oligomicina Aggiunta di ADP + Pi Aggiunta di succinato Tempo Tempo O H O NO2 NO2 + H+ NO2 NO2 2,4-Dinitrofenolo (DNP) Aggiunta di DNP Disaccoppiate ATP prodotto Aggiunta di succinato Aggiunta di ADP + Pi O2 consumato Aggiunta di CN- ATP prodotto O2 consumato Accoppiamento del trasporto di elettroni con la produzione di ATP ATP sintasi, Rappresentazione schematica dell’organizzazione del complesso Fo-F1 ATP sintasi, Struttura tridimensionale del complesso Fo-F1 Teoria chemiosmotica, la forza motrice protonica viene sfruttata per sintetizzare ATP Energia libera, G L’interazione tra l’ATP e la ATP sintasi è molto forte ATP DGaq ADP + Pi (in soluzione acquosa o legati all’enzima) (in soluzione acquosa) DGB ATP (legato all’enzima) Coordinata di reazione La forza motrice protonica fa uscire ed entrare anche l’ATP, l’ADP e il Pi E il NADH citosolico? Prende lo Shuttle dell’aspartato-malato Il NADH citosolico Prende anche la via del glicerolo-diidrossiacetone L’energia liberata dalle ossidazioni viene conservata Numero di molecole di ATP o di coenzima ridotto formate reazione Numero di molecole di ATP formate complessivamente Glucosio glucosio-6-fosfato - 1 ATP -1 Fruttosio-6-fosfato fruttosio-1,6-bisfosfato - 1 ATP -1 2 Gliceraldeide-3-fosfato 2 1,3-bisfosfoglicerato 2 NADH 5 2 1,3-bisfosfoglicerato 2 3-fosfoglicerato 2 ATP 2 2 Fosfoenolpiruvato 2 piruvato 2 ATP 2 2 Piruvato 2 acetil-CoA 2 NADH 5 2 Isocitrato 2 a-chetoglutarato 2 NADH 5 2 a-chetoglutarato 2 succinil-CoA 2 NADH 5 2 ATP (o 2 GTP) 2 2 succinato 2 fumarato 2 FADH2 3 2 Malato 2 ossalacetato 2 NADH 5 2 succinil-CoA 2 succinato totale 32 Acidi grassi Amminoacidi Catabolismo delle sostanze nutrienti glucosio Glicolisi e- Esso può essere diviso in tre fasi piruvato Complesso della piruvato deidrogenasi e- e- CO2 Acetil-CoA e- Fase 1: Produzione di Acetil-CoA Fase 2: Ossidazione dell’Acetil-CoA Ossalacetato Citrato Ciclo edell’acido ecitrico eCO2 Fase 3: Trasferimento degli elettroni e fosforilazione ossidativa e- NADH FADH2 (trasportatori Ridotti di e-) e- 2H+ + 1/2O2 Catena respiratoria (trasferimento dedgli Elettroni) ADP + Pi CO2 ATP H2 O
