Citrátový cyklus a dýchací řetězec

Prezentace na téma: "Citrátový cyklus a dýchací řetězec"— Transkript prezentace:

1 Citrátový cyklus a dýchací řetězec
Pavla Balínová

2 Mitochondrie zevní membrána (relativně snadno propustná pro mnoho látek) mezimembránový prostor (H+ jsou sem pumpovány z matrix → ↓ pH vnitřní membrána (asi ze 75% je tvořena proteiny – enzymy, přenašeče) mitoch. matrix (β-oxidace mastných kyselin, citrátový cyklus, aerobní fosforylace, PDH reakce,….)

3 Citrátový cyklus cyklus kyseliny citrónové, cyklus trikarboxylových kyselin, Krebsův cyklus
citrátový cyklus je řada reakcí, které tvoří společnou metabolickou dráhu při aerobní oxidaci sacharidů, lipidů a proteinů. postupnou dekarboxylací a oxidací šestiuhlíkaté kyseliny citrónové uvolňuje redukční ekvivalenty, které jsou použity při oxidativní fosforylaci k syntéze ATP citrátový cyklus hraje klíčovou roli i v dalších metabol. dějích, jako je glukoneogeneze, transaminace, deaminace nebo lipogeneze.

4 Funkce citrátového cyklu
oxidace CH3-CO- na 2 CO2 → tvorba redukovaných koenzymů NADH + H+ a FADH2 citrátový cyklus je centrální křižovatka intermediárního metabolismu = amfibolická dráha → katabolické dráhy dodávají intermediáty do CKC → anabolické dráhy odčerpávají některé intermediáty z CKC (oxalacetát → glukoneogeneze, sukcinyl-CoA → syntéza porfyrinů atd.)

5 Koenzym A (CoA)

6 Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M
Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

7 Obrázek byl převzat z http://www. biocarta. com/pathfiles/KrebPathway

8 Výsledek CKC: Produkce 2 CO2, 3 NADH + H+, 1 FADH2, 1 GTP Anaplerotické (doplňovací) reakce: Pyr + CO2 + ATP → oxalacetát + ADP + Pi (pyruvátkarboxyláza) Uhlíkaté kostry některých aminokyselin poskytují tyto meziprodukty CKC: oxalacetát, α-ketoglutarát, fumarát Propionyl-CoA → sukcinyl-CoA jsou významné ve svalech a ledvinách

9 Regulace CKC Regulační faktory CKC jsou: poměr NADH / NAD+
poměr ATP / AMP dostupnost substrátů CKC a energetická situace v buňce Regulační enzymy CKC: Citrátsyntáza je regulována hlavně dostupností acetyl-CoA a oxalacetátu a ↑ NADH / NAD+. Isocitrátdehydrogenáza a α-ketoglutarátdehydrogenáza jsou inhibovány ↑ NADH / NAD+ a ↑ ATP / AMP . Naopak tyto enzymy jsou aktivovány AMP a NAD+. Aktivita CKC je úzce spojena též s dostupností O2.

10 Přenos acetyl-CoA v buňce
acetyl-CoA + oxalacetát → citrát (citrátsyntáza) citrát je exportován z mitochondrie do cytoplasmy výměnou za malát v cytoplasmě je citrát štěpen na acetyl-CoA a oxalacetát (citrátlyáza) redukce oxalacetátu na malát (malátdehydrogenáza = „jablečný enzym“ – produkce NADP+) malát se vrací antiportem do mitochondrie nebo je oxidativně dekarboxylován na pyruvát

11 Respirační (dýchací) řetězec
Redukované koenzymy NADH a FADH2 uvolňují vodíkové atomy v elektronovém transportním systému. Respirační řetězec lokalizace: vnitřní mitochondriální membrána složení: enzymové komplexy I – IV, 2 mobilní přenašeče elektronů – koenzym Q a cytochrom c funkce: transport elektronů v sérii redoxních reakcí a H+. H+ jsou přenášeny pomocí komplexů I, III a IV. Protonový gradient je použit k pohonu ATP-syntázy.

12 Redoxní potenciál „E“ Gibbsova energie „G“
 redukční schopnosti Redoxní potenciál „E“ Gibbsova energie „G“  oxidační schopnosti Obrázek převzat z Ed1/Chapter14_13/REDOX_POTENTIALS_ElectronTransportChain_Fig14-21.htm

13 Schéma dýchacího řetězce

14 Obrázek byl převzat z http://www. biocarta. com/pathfiles/h_etcPathway

15 Dýchací řetězec a oxidativní fosforylace
Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley‑Liss, Inc., New York, ISBN 0‑471‑15451‑2

16 ATP-syntáza ATP-syntáza obsahuje 2 podjednotky:
F0 – ve vnitřní mitochondriální membráně F1 – vyčnívá z membrány do matrix Obrázek byl převzat z

17 Odpřahovací (uncoupling) činidla
Odpřahovače od sebe odpojí respirační řetězec a tvorbu ATP → protony jsou transportovány přes vnitř. mitoch. membránu zpět do matrix bez produkce ATP. Energie protonového gradientu je uvolněna ve formě tepla. Př. 2,4-dinitrofenol UCP = uncoupling proteins UCP-1 (termogenin) – hnědá tuková tkáň (novorozenci) UCP-2 – hlavně bílá tuková tkáň UCP-3 – kosterní svaly UCP-4,5 – mozek Hibernující živočichové

18 Uncoupling proteiny (UCP) = odpřahovače DŘ od syntézy ATP
UCP 1 - termogenin energie protonového gradientu se uvolní ve formě tepla Obrázek převzat z

19 Klinické korelace ● Hypoxie
= nedostatek O2 na vnitřní mitochondriální membráně příčiny: nedostatek O2 ve vdechovaném vzduchu, poruchy plicní a oběhové, chudokrevnost, místní porucha prokrvení (ateroskleróza) důsledek: selhání tvorby ATP ● Otrava kyanidem Iont CN- se specificky váže na komplex IV (na Fe3+ cytochromu a) a blokuje přenos e- na O2 → blokace dýchacího řetězce a následně i tvorby ATP → rychlé selhání životních funkcí a smrt