Dýchací řetězec (DŘ)

Transkript

1 Dýchací řetězec (DŘ) Vladimíra Kvasnicová animace na internetu:

2 Souhrn oxidační metabolická dráha, běží jen za aerobních podmínek lokalizován v mitochondrii (ve vnitřní mitochondriální membráně, jeden enzym společný s citrátovým cyklem: Komplex II = sukcinát dehydrogenáza, K II ); ve všech buňkách kromě erytrocytů slouží k reoxidaci redukovaných koenzymů NADH a FADH 2 na NAD + a FAD: energie uvolněná během přenosu elektronů (redoxní reakce) je využita k transportu protonů (H + ) do mezimembránového prostoru; vzniklý gradient protonů na vnitřní membráně mitochondrie je následně využit k tvorbě ATP nebo tepla elektrony jsou předávány mezi komplexy jen ve směru vzrůstajícího redoxního potenciálu: konečným akceptorem elektronů je O 2 NADH K I K III K IV O 2 nebo FADH 2 K II K III K IV O 2 protony jsou přenášeny z matrix do mezimembránového prostoru jen pomocí komplexů K I, K III a K IV ; tj. při oxidaci FADH 2 se vytvoří menší gradient protonů a následně vzniká aerobní fosforylací méně ATP při návratu protonů do matrix (po konc. spádu) pomocí ATP-syntázy vzniká ATP; pokud se dostanou H + do matrix jinudy, uvolní se teplo (uncoupling proteiny = odpřahovače dýchacího řetězce a syntézy ATP)

3 Oxidační dráhy v mitochondrii pyruvátdehydrogenáza (PDH) glukóza, AMK β-oxidace mastných kyselin mastné kyseliny glutamátdehydrogenáza (GMD) aminokyseliny degradace ketolátek Krebsův cyklus ketolátky všechny živiny dýchací řetězec O 2 NADH, FADH 2

4 Vznik redukčních ekvivalentů (NADH, FADH 2 ) glykolýza: 2 NADH pyruvátdehydrogenáza (PDH): 1 NADH β-oxidace: (n/2)-1 FADH 2 a (n/2)-1 NADH (n=počet uhlíků FA) citrátový cyklus: 3 NADH, 1 FADH 2 glutamátdehydrogenáza (GMD): 1 NADH přeměna ketolátek: 1 NADH oxidace ethanolu na kyselinu octovou: 2 NADH

5 TEST: Dýchací řetězec (DŘ) a) se nachází ve všech buňkách lidského těla b) je lokalizován v mitochondrii c) obsahuje enzymy integrované ve vnitřní mitochondriální membráně d) produkuje redoxní ekvivalenty (NADH+H +, FADH 2 )

6 Dýchací řetězec (DŘ) a) se nachází ve všech buňkách lidského těla b) je lokalizován v mitochondrii c) obsahuje enzymy integrované ve vnitřní mitochondriální membráně d) produkuje redoxní ekvivalenty (NADH+H +, FADH 2 )

7 Obrázek převzat z (prosinec 2006)

8 TEST: Dýchací řetězec (DŘ) a) se řadí mezi oxidační metabolické dráhy b) může probíhat jak za aerobních, tak za anaerobních podmínek c) obsahuje volně reverzibilní reakce d) potřebuje pro svou funkci kyslík (O 2 )

9 Dýchací řetězec (DŘ) a) se řadí mezi oxidační metabolické dráhy b) může probíhat jak za aerobních, tak za anaerobních podmínek c) obsahuje volně reverzibilní reakce d) potřebuje pro svou funkci kyslík (O 2 )

10 redukční schopnosti Gibbsova energie G Redoxní potenciál E oxidační schopnosti Obrázek převzat z Ed1/Chapter14_13/REDOX_POTENTIALS_ElectronTransportChain_Fig14-21.htm (prosinec 2006)

11 Obrázek převzat z (prosinec 2006)

12 TEST: Enzymy DŘ a) patří mezi oxidoreduktázy b) mohou přenášet buď H nebo elektrony c) se označují jako Komplex I, II, III a IV d) přenáší protony a elektrony stejným směrem: z matrix do mezimembránového prostoru

13 Enzymy DŘ a) patří mezi oxidoreduktázy b) mohou přenášet buď H nebo elektrony c) se označují jako Komplex I, II, III a IV d) přenáší protony a elektrony stejným směrem: z matrix do mezimembránového prostoru

14 proton = H + mezimembránový prostor elektron = e - Cytochrom c je nakreslen špatně! Správně má být v mezimembr. prostoru, tj. z vnější strany vnitřní mitoch. membrány matrix mitochondrie Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

15 TEST: Funkcí dýchacího řetězce je a) reoxidovat NADH+H + zpět na NAD + b) reoxidovat NADPH+H + zpět na NADP + c) reoxidovat FADH 2 zpět na FAD d) dokončit oxidaci energetických substrátů buňky a uvolněnou energii uložit ve formě ATP

16 Funkcí dýchacího řetězce je a) reoxidovat NADH+H + zpět na NAD + b) reoxidovat NADPH+H + zpět na NADP + c) reoxidovat FADH 2 zpět na FAD d) dokončit oxidaci energetických substrátů buňky a uvolněnou energii uložit ve formě ATP

17 TEST: V reakcích dýchcího řetězce a) je kyslík redukován na H 2 O b) jsou protony (H + ) přenášeny do mezimembránového prostoru mitochondrie c) je Komplexem I produkováno ATP d) jsou všechny redukované koenzymy (NADH+H + a FADH 2 ) reoxidovány stejným mechanismem

18 V reakcích dýchcího řetězce a) je kyslík redukován na H 2 O b) jsou protony (H + ) přenášeny do mezimembránového prostoru mitochondrie c) je Komplexem I produkováno ATP d) jsou všechny redukované koenzymy (NADH+H + a FADH 2 ) reoxidovány stejným mechanismem

19 = dýchací řetězec Obrázek převzat z (prosinec 2006)

20 TEST: Vyberte pravdivá tvrzení a) Komplex I přenáší H + do mezimembránového prostoru mitochondrie b) Komplex II přenáší H + do mezimembránového prostoru mitochondrie c) Koenzym Q přijímá e - jak z Komplexu I, tak z Komplexu II d) Komplex IV přenáší elektrony na kyslík

21 Vyberte pravdivá tvrzení a) Komplex I přenáší H + do mezimembránového prostoru mitochondrie b) Komplex II přenáší H + do mezimembránového prostoru mitochondrie c) Koenzym Q přijímá e - jak z Komplexu I, tak z Komplexu II d) Komplex IV přenáší elektrony na kyslík

22 proton = H + mezimembránový prostor elektron = e - Cytochrom c je nakreslen špatně! Správně má být v mezimembr. prostoru, tj. z vnější strany vnitřní mitoch. membrány matrix mitochondrie Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

23 TEST: Citrátový cyklus (CC) a dýchací řetězec (DŘ) jsou propojeny přes a) CO 2 (vzniká v CC, spotřebováván je v DŘ) b) NADH (vzniká v CC, vstupuje do DŘ) c) enzym sukcinátdehydrogenázu (společný pro CC i DŘ) d) ATP (produkováno DŘ, spotřebováváno v CC)

24 Citrátový cyklus (CC) a dýchací řetězec (DŘ) jsou propojeny přes a) CO 2 (vzniká v CC, spotřebováván je v DŘ) b) NADH (vzniká v CC, vstupuje do DŘ) c) enzym sukcinátdehydrogenázu (společný pro CC i DŘ) d) ATP (produkováno DŘ, spotřebováváno v CC)

25 Citrátový cyklus sukcinát DH = dýchací řetězec Obrázek převzat z (prosinec 2006)

26 TEST: Adenosintrifosfát (ATP) a) je produkován pouze v kooperaci s DŘ b) může vznikat pouze za aerobních podmínek c) vzniká z ADP připojením dalšího fosfátu d) je transportován z mitochondrie do cytoplazmy výměnou za ADP

27 Adenosintrifosfát (ATP) a) je produkován pouze v kooperaci s DŘ b) může vznikat pouze za aerobních podmínek c) vzniká z ADP připojením dalšího fosfátu d) je transportován z mitochondrie do cytoplazmy výměnou za ADP

28 ATP-ADP translokáza Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

29 Tyto názvy se používají jako synonyma pro syntézu ATP a) fosforylace b) oxidační fosforylace c) aerobní fosforylace TEST: d) fosforylace na substrátové úrovni

30 Tyto názvy se používají jako synonyma pro syntézu ATP a) fosforylace b) oxidační fosforylace c) aerobní fosforylace d) fosforylace na substrátové úrovni

31 Syntéza ATP v buňce se označuje jako oxidativní forforylace oxidační fosforylace synonyma aerobní fosforylace fosforylace na substrátové úrovni

32 Fosforylace na substrátové úrovni 1,3-BPG + ADP 3-fosfoglycerát + ATP (v glykolýze) fosfoenolpyruvát + ADP pyruvát + ATP (v glykolýze) sukcinyl~coa + GDP+P i sukcinát + GTP (v Krebs. cyklu) GTP + ADP GDP + ATP kreatinfosfát + ADP kreatin + ATP (ve svalu) kreatinkináza (CK) ADP + ADP ATP + AMP (adenylátkináza = myokináza)

33 TEST: Oxidační fosforylace a) využívá gradient protonů na vnitřní mitochondriální membráně jako zdroj energie b) je katalyzována ATP-syntázou c) může být inhibována tzv. uncoupling proteiny (UCP) d) = proces syntézy ATP v jakékoli oxidační metabolické dráze

34 Oxidační fosforylace a) využívá gradient protonů na vnitřní mitochondriální membráně jako zdroj energie b) je katalyzována ATP-syntázou c) může být inhibována tzv. uncoupling proteiny (UCP) d) = proces syntézy ATP v jakékoli oxidační metabolické dráze

35 Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, ISBN

36 vnitřní mitochondriální membrána ATP syntáza Obrázek převzat z (prosinec 2006)

37 Uncoupling proteiny (UCP) = odpřahovače DŘ od syntézy ATP (syntéza je odpojena ) energie gradientu H + se uvolní ve formě tepla Obrázek převzat z (prosinec 2006)

38 TEST: ATP (GTP) může vznikat v těchto reakcích a) glukóza-6-p + ADP glukóza + ATP b) sukcinyl~coa + GDP sukcinát + GTP c) GTP + ADP GDP + ATP d) ADP + ADP ATP + AMP

39 ATP (GTP) může vznikat v těchto reakcích a) glukóza-6-p + ADP glukóza + ATP b) sukcinyl~coa + GDP sukcinát + GTP c) GTP + ADP GDP + ATP d) ADP + ADP ATP + AMP (adenylátkináza = myokináza)

40 TEST: Oxidace NADH+H + v DŘ produkuje více ATP než oxidace FADH 2 protože a) oxidací NADH+H + vzniká větší gradient protonů b) NADH+H + přenáší H na jiný Komplex DŘ než FADH 2 c) při oxidaci NADH+H + je do mezimembránového prostoru přeneseno více protonů d) z NADH+H + se na O 2 přenáší víc elektronů

41 Oxidace NADH+H + v DŘ produkuje více ATP než oxidace FADH 2 protože a) oxidací NADH+H + vzniká větší gradient protonů b) NADH+H + přenáší H na jiný Komplex DŘ než FADH 2 c) při oxidaci NADH+H + je do mezimembránového prostoru přeneseno více protonů d) z NADH+H + se na O 2 přenáší víc elektronů

42 FADH 2 Obrázek převzat z (prosinec 2006)

43 TEST: Vyberte pravdivá tvrzení o regulaci dýchacího řetězce a syntéze ATP a) O 2 snižuje aktivitu DŘ i syntézu ATP b) uncoupling proteiny zvyšují syntézu ATP c) ADP zvyšuje syntézu ATP d) NADH+H + /NAD + zvyšuje aktivitu DŘ i syntézu ATP

44 Vyberte pravdivá tvrzení o regulaci dýchacího řetězce a syntéze ATP a) O 2 snižuje aktivitu DŘ i syntézu ATP b) uncoupling proteiny zvyšují syntézu ATP c) ADP zvyšuje syntézu ATP d) NADH+H + /NAD + zvyšuje aktivitu DŘ i syntézu ATP