Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Chemismotický tok protonů BEN - chemi 4.ročník - bioenergetika.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Chemismotický tok protonů BEN - chemi 4.ročník - bioenergetika."— Transkript prezentace:

1 Chemismotický tok protonů BEN - chemi 4.ročník - bioenergetika

2 Centrální koncept bioenergetiky BEN - chemi

3 Otevřený obvod BEN - chemi - Nulový proud - Maximální napětí (potenciál)

4 Uzavřený obvod BEN - chemi - průchod proudu = dýchání - konání užitečné práce = syntéza ATP

5 Zkratovaný obvod BEN - chemi - rozptyl energie ve formě tepla - nízký potenciál x nejintezivnější dýchání

6 Respirační řetězec MTCH BEN - chemi

7 Rozdělení  p na  pH a  BEN - chemi Faktory při ustavení protonového gradientu na membráně: a) nízká elektrická kapacita MTCh membrány * přenos 1nmol H +  potenciál 200mV b) pufrovací kapacita matrix * cca 20nmol H + na mg proteinu na jednotku pH * ztráta 1nmol H +  nárůst pH pouze o 0,05 jedn. Vliv permeabilních látek: A)Kationty – redistribuce  na  pH (průchod K + snižuje  p a to je kompenzováno dalším přenosem H + = zvýšení gradientu pH) B)Slabé kyseliny – zrušení pH gradientu a obnovení  * může vést k bobtnání MTCH x neprobíhá v přítomnosti Ca 2+ a P i

8 Rozdělení  p na  pH a  BEN - chemi Zvýšení podílu  pH po přidání K+ a ionoforu

9 Určení stechiometrie H+/0 BEN - chemi Pulsní kyslíková metoda: přídavek malého množství O 2 k anaerobní suspenzi MTCH – sledování změny pH rychlou elektrodou Extrapolace na hodnotu bez průsaku H + membránou během aerobní fáze

10 Stechiometrie H + /ATP BEN - chemi Stechiometrie H + /ATP - přímo ze struktury F 1.F 0 ATP synthasy * na 1 otočku katalytické jednotky F 1  3 moly ATP * rotor poháněný H + vyžaduje H + na 1 otočku tj. odhad poměru 3,3 - 4,7 H + / ATP - musí souhlasit s TD výpočty z  G a  p: * exp.hodnoty  p ~ mV odpovídají poměru 3-4 Podmínka shody mezi stechiometrií dýchacího řetězce, ATP syntézy a celkové stechiometrie ATP synthesy: ATP/ 2e - = { H + /2e - } { H + /ATP } ATP/ O = {H + /O } { H + /ATP } …. O 2 jako finální akceptor

11 Respirační kontrola transportu H + BEN - chemi „Protonový proud“ J H+ = {  O/  t } { H + /0 } * přímá úměrnost spotřebě kyslíku * pohodlné určení kyslíkovou elektrodou (Clark ) * jednoduchý model sledování respirační kontroly Podle inkubačních podmínek můžeme sledovat: a) transport substrátu přes membránu b) aktivitu dehydrogenasy pro přísl. substrát c) aktivitu dýchacího řetězce d) transport adeninových nukleotidů e) aktivitu ATP synthasy f) permeabilitu membrány pro H +

12 Protonový proud a respirační kontrola BEN - chemi a)Inhibice transportního proteinu ( pro sukcinát) b) Inhibice dehydrogenasy c) Inhibice dýchacího řetězce

13 Protonový proud a respirační kontrola 2 BEN - chemi d) Inhibice transportu adeninových nukleotidů e) Inhibice ATP synthasy

14 Respirační stavy MTCh BEN - chemi Konvence sledu respiračních stavů MTCH (typický experiment): stav 1: pouze MTCH ( v přítomnosti P i ) stav 2: přídavek substrátu (nízká respirace – málo ADP) stav 3:přídavek ADP (rychlá respirace) stav 4:konec přeměny ADP na ATP (zpomalení respirace) stav 5: anoxie (dnes se běžně používají pouze označení stav 3 a 4)

15 Respirační stavy a poměr P/O BEN - chemi pp

16 Protonová vodivost BEN - chemi Protonová konduktance membrány C M H + = J H+ /  p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4 – oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 0 2 min -1 mg -1,  p = 220mV, H + /O = 6 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles  p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O 2

17 Protonová vodivost BEN - chemi Protonová konduktance membrány C M H + = J H+ /  p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4 – oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 0 2 min -1 mg -1,  p = 220mV, H + /O = 6 J H+ = 15 x 6 = 90 nmol H + min -1 mg -1 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles  p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O 2

18 Protonová vodivost BEN - chemi Protonová konduktance membrány C M H + = J H+ /  p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4 – oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 0 2 min -1 mg -1,  p = 220mV, H + /O = 6 J H+ = 15 x 6 = 90 nmol H + min -1 mg -1 C M H + = 90/220 = 0,41 nmol H + min -1 mg -1 mV -1 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles  p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O 2

19 Protonová vodivost BEN - chemi Protonová konduktance membrány C M H + = J H+ /  p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4 – oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 0 2 min -1 mg -1,  p = 220mV, H + /O = 6 J H+ = 15 x 6 = 90 nmol H + min -1 mg -1 C M H + = 90/220 = 0,41 nmol H + min -1 mg -1 mV -1 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles  p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O 2 J H+ = 100 x 6 = 600 nmol H + min -1 mg -1 C M H + = 600/40 = 15 nmol H + min -1 mg -1 mV -1

20 Hnědá tuková tkáň BEN - chemi Svalová termogeneze A) třesová B) netřesová (non-shivering) * tetanické stahy svalů (včely, čmeláci) * plíce soba – spalování tuků * hnědá tuková tkáň (0.5% hmotnosti x 10-nás. respirace) * hibernace (malí a velcí savci) * novorozenci (termoregulace) * dospělý člověk

21 Zimní spánek a hnědá tuková tkáň BEN - chemi

22 BAT (hnědá tuková tkáň)

23 Fyziologická kontrola hnědé tkáně BEN - chemi UCP uncoupling protein změna konformace po vazbě mastné kys. vysoká koncentrace po narození lze indukovat adaptací na chlad nebo přejídáním

24 Fyziologická kontrola hnědé tkáně BEN - chemi Reakční cela se třemi elektrodami pro měření , respirace, J H + a C M H+

25 Fyziologická kontrola BAT BEN - chemi Funkce UCP1

26 Fyziologická kontrola BAT BEN - chemi Hypotetická role UCP2 a UCP3: obrana proti ROS

27 Přehled významu UCP BEN - chemi

28 Bazální průsak protonů BEN - chemi Mechanismus: - není vázán na přítomnost nějakého specifického proteinu - nesouvisí s fosfolipidovým složením membrány - pravděpodobný průsak na spojích mezi proteiny a lipidy ? Fyziologický význam: - bazální metabolismus svalové tkáně - průsak je nejvyšší při vysokém  p * mohl se vyvinout jako mechanismus limitující max. napětí * omezení vzniku ROS a oxidativního poškození ?

29 Celkové parametry přeměny energie BEN - chemi Koeficient respirační kontroly - empirický parametr ~ integrita MTCH - poměr respirace při max. a nulové syntéze ATP (typicky 3-15) - u baktérii nízká respirační kontrola Koeficient P/O = mol ATP na 2e - proteklé určitou částí řetězce - pokud je použit jiný terminální akceptor – koef. P/2e - - měřeno po malém přídavku ADP k MTCH ve stavu 4 - je výsledkem hodnot H + /2e- a H + /ATP pro daný substrát a zúčastněné respirační komplexy Přibližné hodnoty: NADH-O 2 P/O = 2,5 sukcinát-O 2 P/O = 1,5

30 Uměle vyvolaná protonmotivní síla BEN - chemi Experiment „kyselé lázně“: 1)Inkubace thylakoidů ve tmě a pH 4 2)Přenos do pH 8 3)Syntéza ATP ! Považováno za důkaz že  pH je schopno pohánět syntézu ATP x uplatňuje se i  (permeabilita pro sukcinát a tvorba difúzního potenciálu)

31 Princip „kyselé lázně“ BEN - chemi - Pro podobný experiment s MTCH nebo bakteriemi je potřeba ionofor pro kompenzaci náboje

32 Rekonstituce protonového obvodu BEN - chemi světlem-poháněna protonová pumpa

33 Příště: BEN - chemi „ Dýchací řetězec “


Stáhnout ppt "Chemismotický tok protonů BEN - chemi 4.ročník - bioenergetika."

Podobné prezentace


Reklamy Google