Oksidativ fosforylering/elektrontransportkjeden

• Oksidativ fosforylering


  Foregår i mitokondrier hos eukaryoter
• Mitokondrier


  • Har en dobbeltmembran: ytre og indre membran
  • Den indre membranen har foldet inn i rygger kalt cristae
  • Har to kompartimenter: intermembrane rommet og matrixen
• Ytre membran


  Permeabel for små molekyler og ioner
• Indre membran


  Ugjennomtrengelig for de fleste ioner og molekyler
• Oksidativ fosforylering skjer på den indre mitokondrielle membranen
• Elektrontransportkjeden


  1. Bruker elektroner fra NADH og FADH₂ til å redusere O₂ til vann

  2. Elektronflyten gjennom kjeden skaper en protongradient som brukes til ATP-syntese
• Elektrontransportkjeden


  • Består av flere store proteinkomplekser som NADH-Q-oksidoreduktase og cytochrome c-oksidae
  • Jern og kobber er viktige elektronbærere
• Respiratorisk kjede


  Består av protonpumper og en fysisk forbindelse til sitronsyresyklusen
• Elektronoverføring


  Overføres fra NADH til O₂ gjennom en kjede av fire proteinkomplekser
• Tre av disse kompleksene


  • Fører til transport av protoner over den indre mitokondrielle membranen
• Den fjerde komplekset, sukkinat-Q reduktase

  • Pumper ikke protoner
• NADHs høyenergi-elektroner


  Kommer inn i respiratorisk kjede ved NADH-Q-oksidoreduktase
• Komplekset NADH-Q-oksidoreduktase


  • Er et stort enzym med to typer prostetiske grupper: FMN og jern-svovel-klynger
  • Strukturelle elementer tillater protonpumping
• NADH-Q-oksidoreduktase


  Pumper ut fire hydrogenioner fra mitokondriens matrix for hver to elektroner den mottar fra NADH
• Ubiquinol


  Inngangspunktet for elektroner fra FADH₂ av flavoproteiner
• Elektronoverføring fra FADH₂


  Overføres til jern-svovel-proteiner og deretter til Q for å gå inn i elektrontransportkjeden
• Succinat-Q-reduktase-komplekset


  • Pumper ikke protoner, noe som resulterer i mindre ATP-produksjon fra oksidasjonen av FADH₂ sammenlignet med NADH
• Elektronflyt


  Fra ubiquinol til cytochrome c gjennom Q-cytochrome c oksidoreduktase
• 1. cytochrome c oksidoreduktase


  Katalyserer overføringen av elektroner fra QH₂ til oksidert cytochrome c og pumper samtidig protoner ut av mitokondriens matrix
• Hvert par elektroner som passerer gjennom dette komplekset, fører til netto transport av 2 H* til det intermembrane rommet
• 1. syklusen


  1. Leder elektroner fra en to-elektronbærer til en én-elektronbærer

  2. Pumper protoner
• QH₂ passerer to elektroner til Q-cytochrome c oksidoreduktase


  Mottakeren av elektroner i dette komplekset, cytochrome c, kan bare akseptere én elektron
• 1. syklusen begynner


  1. To QH₂-molekyler binder seg til komplekset etter hverandre

  2. Gir fra seg to elektroner og to H⁺

  3. Disse protonene frigjøres til det intermembranøse rommet
• Den første QH₂ binder seg til det første Q-bindingssiden (Qₒ)


  Elektronene reiser gjennom komplekset til forskjellige destinasjoner
• Den andre QH₂-molekylet binder seg til Q-cytochrome c oksidoreduktase


  Reagerer på samme måte som den første
• To QH₂-molekyler oksideres


  1. Danner to Q-molekyler

  2. Deretter reduseres ett Q-molekyl til QH₂
• I løpet av én Q-syklus


  1. Frigjøres fire protoner til det intermembranøse rommet

  2. To protoner fjernes fra den mitokondrielle matrisen
• Cytochrome c oksidase katalyserer reduksjonen av molekylært oksygen til vann


  1. Denne reaksjonen krever oksygen

  2. Den siste akseptoren av elektroner er vann
• Fire elektroner reduserer to oksygenmolekyler fullstendig til to vannmolekyler


  Samtidig pumpes protoner fra matrisen til cytoplasmisk side av den indre mitokondrielle membranen
• Cytochrome c oksidase bruker energien fra reduksjonen av oksygen til vann


  Pumper fire ekstra protoner fra matrisen til cytoplasmisk side av membranen
• Den manglende energien fra reduksjonen av oksygen til vann

  Brukes til å pumpe ytterligere fire protoner fra matrisen til cytoplasmisk side av membranen
• Cytochrome c oksidase


  1. Reduserer fire molekyler av redusert cytochrome c og to molekyler av oksygen til to molekyler av vann

  2. Samtidig pumpes åtte protoner fra matrisen til det intermembranøse rommet
• Respirasomet


  Den største delen av elektrontransportkjeden organisert i et kompleks
• Respirasomet


  • Består av to kopier av hvert av kompleks I, III og IV
• Respirasomens struktur ble løst ved hjelp av kryo-elektronmikroskopi
• Respirasomet viser et eksempel på multienzymstier som er organisert i store komplekser for å forbedre effektiviteten
• Molekylær samling i den indre mitokondrielle membranen


  Utfører syntesen av ATP
• ATPase eller F,Fo ATPase


  Opprinnelig navn på enzymkomplekset, oppdaget gjennom katalysen av den reverserte reaksjonen, hydrolysen av ATP
• ATP-syntase eller F,Fo ATP-syntase


  Foretrukne navn som understreker dens faktiske rolle i mitokondriet
• Kjemiosmotiske hypotesen


  Radikal annerledes mekanisme foreslått av Peter Mitchell