Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

3. TERMINÁLIS OXIDÁCIÓ vagy VÉGOXIDÁCIÓ LÉNYEGE: A glikolízisben és a citrát-körben képződött redukált koenzimek eloxidálása légköri oxigénnel víz (mint.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "3. TERMINÁLIS OXIDÁCIÓ vagy VÉGOXIDÁCIÓ LÉNYEGE: A glikolízisben és a citrát-körben képződött redukált koenzimek eloxidálása légköri oxigénnel víz (mint."— Előadás másolata:

1 3. TERMINÁLIS OXIDÁCIÓ vagy VÉGOXIDÁCIÓ LÉNYEGE: A glikolízisben és a citrát-körben képződött redukált koenzimek eloxidálása légköri oxigénnel víz (mint végső égéstermék) keletkezése mellett. Eközben a felszabaduló energia membránon keresztüli protonkoncentráció-különbség kiépítésére fordítódik, mely kiegyenlítődése közben ATP-t szintetizáló enzimkomplexet hajt meg. Az eddig tárgyalt folyamatokban a glükóz szén- és oxigénatomjai mind eltávoztak CO 2 formájában, a hidrogének azonban redukált koenzimeken (glükózonként összesen 10 NADH+H + és 2 FADH 2 ) tartózkodnak. Mint azt az erjesztéseknél említettük, a sejt számára létfontosságú ezek visszaoxidálása. És mivel rendelkezésre áll oxigén, mint igen nagy redoxpotenciálú oxidálószer (elektronakceptor) is, az ebben az égésben felszabaduló energia el is raktározható ATP formájában. FUNKCIÓJA: A redukált koenzimek visszaoxidálása és a felszabaduló energia kezelése. HELYE: A mitokondrium belső membránja ! Tartalomhoz

2 A redukált koenzimekről származó hidrogének elektronjai egy úgynevezett membránkapcsolt elektrontranszport- láncon vonulnak végig. (A hidrogénionok vagyis protonok más utat járnak be.) Ez a „lánc” nem más, mint a mitokondrium belső membránjába ágyazott, többnyire transzmembrán enzimkomplexek sora. NADH+H + NAD + e-e- O 2 + p + H 2 O A sok kis lépésben felszabaduló energiát a komplex tagjai arra használják, hogy protonokat pumpálnak a mátrixból ki, a belső és külső membránok közötti térbe. Ezzel a belső membrán két oldala, mint egy kondenzátor, feltöltődik. (Érdemes megemlékeznünk itt arról a termodinamikai törvényszerűségről, hogy minél több kis lépésben alakítunk hasznos munkává egy bizonyos mennyiségű energiát, annál kevesebb veszteséggel (hulladék-hővel) kell számolnunk!) Ezek első tagja oxidálja a koenzimet (NADH + H +  NAD + ), majd átadja az elektronokat a következő tagnak, vagyis ő maga is oxidálódik, míg a következő tag redukálódott. És így megy tovább az elektron a transzportlánc mentén az egyre pozitívabb redokpotenciálú komplexek során. A transzportlánc utolsó tagját már csak az oxigén képes oxidálni (ezzel az oxigén vízzé redukálódik). p+p+ p+p+ p+p+ p+p+ ADP + P i ATP Ezt a kondenzátort „kisütni” csak egy „vezetéken” keresztül lehetséges, ez pedig az ATP-áz enzimkomplex csatornája. A mátrixba visszaáramló protonok meghajtják a komplexet (ahhoz hasonlítható módon, ahogy a duzzasztógát mögött felgyűlt víz meghajtja az áramtermelő turbinákat), mely az így kapott energiát ADP és szervetlen foszfát (P i ) felhasználásával ATP pirofoszfát kötésébe tárolja el. Tartalomhoz

3 Az alábbi animáció ezt a folyamatot szemlélteti. A bal oldali i betűkre kattintva további információhoz juthatsz. Az animáció a funkciógombok segítségével átugorható illetve újra indítható. Máshová ne kattints, mert az animáció elakadhat. Az animáció kihagyása

4 Mitokondrium belső membránja I. III. IV. Mitokondrium külső membránja animáció indítása…

5 Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O O légzési oxigén O O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O O légzési oxigén O O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O O légzési oxigén O O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O O légzési oxigén O O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O O légzési oxigén O O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Külső oldal NAD + FADH 2 FAD Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex ubikinon citokróm-c IV. ATP-áz enzim O légzési víz (égéstermék) ADP + P i ATP ADP + P i ATP ADP + P i ATP Mitokondrium külső membránja protonok… A redukált NADH+H + koenzim főként a citrát-körből érkezik, amely a közelben, a mitokondrium mátrixában zajlik (ugyanitt keletkezik FADH 2 koenzim is). A NADH+H + -t az I. enzimkomplex oxidálja, s a felszabaduló energiával a két protont kipumpálja a mátrixból szeres koncentráció-különbség (3-as pH- értékkülönbség!) ellenében. A FADH 2 koenzimet a II. komplex oxidálja, amely azonban nem pumpál protonokat. Az membránkapcsolt elektron- transzportlánc tagjai sorban redukálják illetve oxidálják egymást (redoxpotenciáljuk mindig pozitívabb, mint a sorban előttük állóé), az arra képes enzimkomplexek pedig e redoxreakciókban felszabaduló energiával protonokat pumpálnak ki kettesével a membránközti térbe. Így tovább növelik a protonkoncentrációk különbségét. A NADH+H + oxidációjából származó 2 e - három komplexen halad át, így 6 p + kipumpálását fedezi. (A FADH 2 e - -jai két komplexen áthaladva 4 p + kipumpálását teszik lehetővé [ez nem szerepel az animációban]. Ezért is jut majd kevesebb képződő ATP 1 mol FADH 2 –re (2 mol), mint 1 mol NADH+H + -ra (3 mol)). Az I., III. és IV. komplex között a membránhoz kapcsolódó mobilis elemek, az ubikinon (egy lipid) és a citokróm-c (hem-tartalmú fehérjekomplex) szállítják. A transzportlánc végén a citokróm a-a3 nevű, szintén hem-vasat és réz-ionokat tartalmazó komplex áll, amely képes a levegőből származó O 2 -t felbontani, majd atomjait vízzé redukálni a két-két érkező elektronnal és a mátrixból felvett két-két protonnal. Ezzel fejeződik be a kiindulási szerves anyag hidrogénjeinek égése, itt képződik a víz, mint égéstermék. (A CO 2 már felszabadult a citrát- körben ugyebár) A protonok koncentrációkülönbsége miatt a mitokondrium belső membránja egy feltöltött kondenzátorhoz hasonlítható. Ennek kisülése, vagyis a protonok visszajutása a mátrixba csak az ATP-áz enzimkomplex csatornáján át valósulhat meg. A protonáramlás meghajtja a komplexet, amely az így nyert energiával ADP-ből és szervetlen foszfátból ATP-t állít ellő, más szóval ATP pirofoszfát- kötésébe raktározza az energiát. 2 p + áthaladása fedezi 1 ATP képződését, így 1 NADH+H + eloxidálása 6 p + kipumpálásával 3 ATP-t eredményez. Ha elfogy az oxigén, nincs mi oxidálja a citokróm a-a3 komplexet, a transzportlánc megreked, a protonpumpák leállnak, és hamarosan az ATP-áz is leáll. ATP hiányában a sejt energia nélkül marad. Ezt pl. az idegsejtek nagyon rosszul tűrik. Ez által vezet végül fulladáshoz az oxigénhiány. O O O O O O O O O O O O kilépés az animációból animáció újrajátszása i i i i elektron proton (H + )

6 Külső oldal Képződő NADH + H + NAD + 2 H + 2 e - 2H + + ½ O 2 2 H + redoxpotenciál + - H2OH2O FADH 2 FAD 0,4 0,8 2 H + ADP + P i ATP Mitokondrium belső membránja Belső oldal I. komplex Redukált koenzimek I. II. III. pH = 8 pH =5 III. komplex IV. komplex ubikinon citokróm-c Jött a véren át a tüdőből vagy a gázcserenyíláson át a levegőből Elkeveredik a mátrix víztartalmával. A felesleg a légzéssel távozhat. Megy vissza oxidálni pl. a citrát-körbe Légköri oxigén 2 e - IV. ATP-áz enzim Mitokondrium külső membránja Vissza az animációhoz… A redukált NADH+H + koenzim főként a citrát-körből érkezik, amely a közelben, a mitokondrium mátrixában zajlik (ugyanitt keletkezik FADH 2 koenzim is). A NADH+H + -t az I. enzimkomplex oxidálja, s a felszabaduló energiával a két protont kipumpálja a mátrixból szeres koncentráció-különbség (3-as pH- értékkülönbség!) ellenében. A FADH 2 koenzimet a II. komplex oxidálja, amely azonban nem pumpál protonokat. Az membránkapcsolt elektron- transzportlánc tagjai sorban redukálják illetve oxidálják egymást (redoxpotenciáljuk mindig pozitívabb, mint a sorban előttük állóé), az arra képes enzimkomplexek pedig e redoxreakciókban felszabaduló energiával protonokat pumpálnak ki kettesével a membránközti térbe. Így tovább növelik a protonkoncentrációk különbségét. A NADH+H + oxidációjából származó 2 e - három komplexen halad át, így 6 p + kipumpálását fedezi. (A FADH 2 e - -jai két komplexen áthaladva 4 p + kipumpálását teszik lehetővé [ez nem szerepel az animációban]. Ezért is jut majd kevesebb képződő ATP 1 mol FADH 2 –re (2 mol), mint 1 mol NADH+H + -ra (3 mol)). Az I., III. és IV. komplex között a membránhoz kapcsolódó mobilis elemek, az ubikinon (egy lipid) és a citokróm-c (hem-tartalmú fehérjekomplex) szállítják. A transzportlánc végén a citokróm a-a3 nevű, szintén hem-vasat és réz-ionokat tartalmazó komplex áll, amely képes a levegőből származó O 2 -t felbontani, majd atomjait vízzé redukálni a két-két érkező elektronnal és a mátrixból felvett két-két protonnal. Ezzel fejeződik be a kiindulási szerves anyag hidrogénjeinek égése, itt képződik a víz, mint égéstermék. (A CO 2 már felszabadult a citrát- körben ugyebár) A protonok koncentrációkülönbsége miatt a mitokondrium belső membránja egy feltöltött kondenzátorhoz hasonlítható. Ennek kisülése, vagyis a protonok visszajutása a mátrixba csak az ATP-áz enzimkomplex csatornáján át valósulhat meg. A protonáramlás meghajtja a komplexet, amely az így nyert energiával ADP-ből és szervetlen foszfátból ATP-t állít ellő, más szóval ATP pirofoszfát- kötésébe raktározza az energiát. 2 p + áthaladása fedezi 1 ATP képződését, így 1 NADH+H + eloxidálása 6 p + kipumpálásával 3 ATP-t eredményez. Ha elfogy az oxigén, nincs mi oxidálja a citokróm a-a3 komplexet, a transzportlánc megreked, a protonpumpák leállnak, és hamarosan az ATP-áz is leáll. ATP hiányában a sejt energia nélkül marad. Ezt pl. az idegsejtek nagyon rosszul tűrik. Ez által vezet végül fulladáshoz az oxigénhiány. i i i i Tartalomhoz cián Hogyan öl a cián? A cianid-ionok a IV. komplex részét képező citokróm-oxidáz enzim hem-csoportjának Fe 3+ -ionjaihoz kapcsolódnak, amelyek fontos elektronátvivők. Így elakad az elektrontranszport, ami végső soron a sejtlégzés bénulásához, kritikus dózis felett pedig a sejt, illetve az egyed halálához vezet. C N cianid-ion


Letölteni ppt "3. TERMINÁLIS OXIDÁCIÓ vagy VÉGOXIDÁCIÓ LÉNYEGE: A glikolízisben és a citrát-körben képződött redukált koenzimek eloxidálása légköri oxigénnel víz (mint."

Hasonló előadás


Google Hirdetések