TRASPORTO DI ELETTRONI & FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

TRASPORTO DI ELETTRONI
&
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
1

10 NADH
2 FADH 2
2

10 NADH
2 FADH 2
24 e -
3

La
C
1)
6
può
2)
reazione:
H
C
6
12
essere
6
O
O
H
2
6
12
O
+
+
Contestualmente:
suddivisa
6
6
24
O
+
6
H
2
+
→
H
+
2
6
O
24
CO
in
-
:
→
e
2
6
6
CO
- riossidazione di NADH e FADH 2
- 10 centri redox, suddivisi in 4 complessi enzimatici
- generazione di gradienti protonici trans-membrana mitocondriale,
utlizzati per la sintesi di ATP tramite fosforilazione ossidativa
→
+
H
2
12
2
+
H
O
24
2
O
H
+
+
24
e
-
4

Nel mitocondrio:
piruvato DH, enzimi del ciclo TCA, enzimi dell’ossidazione
degli acidi grassi, proteine redox del trasporto degli elettroni,
enzimi della catena respiratoria.
5

Enzimi trasporto elettronico e
Fosforilazione ossidativa
6

Membrane mitocondriali
• Esterna – porine per la libera diffusione di
molecole fino a 10 kDa (accumulo di
metaboliti nello spazio intermembrana:
simile a citosol)
• Interna – 75% proteine. Permeabile solo a
O2, CO2 e H2O. Contiene trasportatori per
metaboliti specifici ATP, ADP, Ca2+ , Pi, ...
Genera gradienti ionici.
• Questioni correlate al trasporto
7

Trasporto di equivalenti riducenti all’interno del mitocondrio
(la membrana NON e’ permeabile a NADH)
8

Trasporto di equivalenti riducenti all’interno del mitocondrio
Shuttle del glicerofosfato
9

Traslocatore ATP/ADP (antiporto), guidato dal potenziale
di membrana (positivo all’esterno causa gradiente protonico)
ADP (cytosol) ATP(matrix)
10

Regolazione del Ca ++ nella matrice
mitocondriale
• 2 sistemi traslocatori indipendenti
• Importo di Ca ++ guidato dal potenziale di
membrana mitocondriale (negativo
all’interno), dipende dalla [Ca ++ ]
intermembrana, quindi citosolica
• Esporto di Ca ++ : antiporto contro Na +
intermembrana-citosolico, procede a
velocita’ costante
12

Riossidazione del NADH
15

16
NAD
O
H
H
NADH
O
2
1
V
0.815
O
H
2
H
2
O
2
1
e
V
0.315
-
NADH
2
H
NAD
:
O
di
opera
ad
NADH
del
e
ossidazion
l'
per
reazioni
-
semi
Le
'
2
'
0
2
'
0
2
)
(
0
)
(
'
0
'
0
2
2
+
+
−
+
−
+
+
−
−
+
⇔
+
+
+
=
⇔
+
+
=
⇔
+
+
−
=
Δ
E
e
E
e
E
E
E donor
e
acceptor
e
STANDARD
cond.
in
35%
mol
kJ
218
100
mol
kJ
30.5
2.5
:
è
realtà
in
ossidativa
ione
fosforilaz
della
mica
termodina
efficienza
L'
mol
kJ
30.5
ATP
P
ADP
:
mol
kJ
218
G
V
1.130
V)
0.315
(
V
0.815
1
-
1
-
1
-
'
0
i
1
-
'
0
0'
'
0
=
⋅
×
⋅
×
⋅
=
Δ
→
+
⋅
−
=
Δ
−
=
Δ
=
−
−
=
Δ
G
che
ricordando
E
nF
E
TERMODINAMICA DEL PROCESSO DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI

Enzimi trasporto elettronico e
Fosforilazione ossidativa
17

Complesso I: NADH:CoQ ossidoreduttasi
23

Figure 18-11
Complesso I

Figure 18-12

CoQ e’ solubile nella
membrana grazie alla
sua coda isoprenica
29

4 H +
30

Complesso II - succinato:CoQ ossidoreduttasi
2 FADH 2 (4 e - ) rendono 12 H +
31

Complesso II
Figure 18-13

Complesso III – CoQ:citocromo c ossidoreduttasi (citocromo bc 1)
35

centro di Rieske
36

Ligandi assiali nei citocromi:
His/His His/His His/Met
39

Complesso IV – citocromo c ossidasi
43

Figure 18-19

animated lesson 22-14 22-19
Partendo da 2 NADH (4e
49
- ), 20 protoni sono traslocati nello
spazio intermebrana e una molecola di O2 ridotta

animated lesson 22-19
52

Teoria chemiosmotica di Mitchell
53

ATP-sintasi, F 1-F 0 ATPasi
54

Composizione F0F1 ATP-sintasi
• F0 : canale protonico transmembrana
(a1b2c10) • F1 proteina periferica di membrana,
dissociabile, solubile (isolata ha attvita’
ATPasica) α3β3γδε. Esiste in tre stati
conformazionali: O, L, T
55

Subunita’ c della F0F1-ATPasi di E.coli a diversi pH
60

C:\Documents and Settings\Martino Bolognesi\My Documents\Attivita_DIDATTICHE\DIDATTICA_2005-06\BCP\LEZIONI_BCP_V&V\ANIMATED_Lessons_V&V\22-3c_ATPsynthase-b3\ATPsynthase.htm
61

C:\Documents and Settings\Martino Bolognesi\My Documents\Attivita_DIDATTICHE\DIDATTICA_2005-06\BCP\LEZIONI_BCP_V&V\ANIMATED_Lessons_V&V\OpenLessons3_1.htm
65

ATP-syntase animations
67

http://www.chem.purdue.edu/courses/chm333/oxidative_phosphorylation.swf
http://nhscience.lonestar.edu/biol//bio1int.htm
70

Dona 2 elettroni al Complesso IV : rende circa 2H + , e 1 ATP
72

Decoupler: disgiunge il trasferimento elettronico
dalla fosforilazione ossidativa
73

76
1
-
0'
2
-1
0'
mol
kJ
235
G
etanolo
2
CO
2
Glucosio
mol
kJ
196
G
H
2
lattato
2
Glucosio
⋅
−
=
Δ
+
→
⋅
−
=
Δ
+
→
+
-1
0'
2
2
2
6
12
6
mol
kJ
2850
G
O
H
6
CO
6
O
6
O
H
C ⋅
−
=
Δ
+
→
+
Resa energetica:
Resa energetica:
%
0
.
26
100
235
30.5
x
2
%
1
.
31
100
196
5
.
30
2
=
×
=
×
×
%
2
.
34
100
2850
5
.
30
32
=
×
×
2 ATP
32 ATP/glucosio

Animated fig. 22-50
77

10 NADH
2 FADH 2
83

10 NADH
2 FADH 2
84

Numeri di ossidazione degli
atomi legati a C
O = -2
H = +1
OH = -1
C = 0
86