Reacţia sumară. Bilanţul energetic CH3COSCoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O CH3COSCoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2 +3NADH+H +FADH2+GTP+2H +HSCoA + + - презентация

1 Reacţia sumară. Bilanţul energetic CH3COSCoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O CH3COSCoA +3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2 +3NADH+H +FADH2+GTP+2H +HSCoA + +

2 Reglarea ciclului Krebs Citrat sintaza: Citrat sintaza: Inhibată - succinil CoA; AG; NADH; citrat Activată: S- OA, Acetil CoA IzocitratDH: IzocitratDH: Activată: ADP, Mg, Mn Inhibată: NADH 2 şi NADPH 2, ATP Alfa cetoglutaratDH Alfa cetoglutaratDH Inhibată: succinil CoA; NADH2; Se mare

3 Reacţiile anaplerotice Reacţiile ce furnizează produşii intermediari ai ciclului Krebs Reacţiile ce furnizează produşii intermediari ai ciclului Krebs 1. Formarea de OA Piruvat +CO2+ATPOA+ADP+Pi E- piruvatcarboxilaza (biotin dependentă) Asp+αcetoglutarat OA+Glu În miocard şi muşchi: Fosfoenolpiruvat +CO2+GDP OA +GTP E- fosfoenolpiruvatcarboxikinaza

4 Reacţiile anaplerotice 2. Formarea alfa cetoglutaratului: Glu+Piruvat Ala + αcetoglutarat + Ala Glu+Piruvat Ala + αcetoglutarat + Ala 3. Formarea lui succinil CoA – din propionil CoA (1. din oxidarea AG cu număr impar de atomi de C; 2. din catabolismul Val, Ile, Met) 4. Formarea fumaratului (din catabolismul Fen şi Tyr)

5

6 Oxidarea biologică Lanţul respirator Fosforilarea oxidativă

7 OBIECTIVELE Oxidarea biologică. Dehidrogenarea substratelor - sursa energetică pentru sinteza ATP - ului. Enziniele dehidrogenăni. Oxidarea biologică. Dehidrogenarea substratelor - sursa energetică pentru sinteza ATP - ului. Enziniele dehidrogenăni. Lanţul respirator (schema). Complexele enzimatice. Acceptorii principali de electroni şi protoni, structura lor chimică. Lanţul respirator (schema). Complexele enzimatice. Acceptorii principali de electroni şi protoni, structura lor chimică. Potenţialul de oxido-reducere a componentelor lanţului respirator. Fosforilarea oxidativă. Locurile de fosforilare. Produsele finale ale oxidării. Potenţialul de oxido-reducere a componentelor lanţului respirator. Fosforilarea oxidativă. Locurile de fosforilare. Produsele finale ale oxidării. Reglarea intensităţii funcţionării lanţului respirator. Coeficientul P/O, controlul respirator. Reglarea intensităţii funcţionării lanţului respirator. Coeficientul P/O, controlul respirator. Decuplarea produselor de oxidare şi fosforilare, principalii agenţi decuplanţi. Rolul biologic al produsului de decuplare, respiraţia liberă. Decuplarea produselor de oxidare şi fosforilare, principalii agenţi decuplanţi. Rolul biologic al produsului de decuplare, respiraţia liberă. Mitocondriile, structura şi permeabilitatea selectivă a membranelor pentru diferiţi cumpuşi.. Sistemele-navetă de transport al echivalenţilor de reducere. Mitocondriile, structura şi permeabilitatea selectivă a membranelor pentru diferiţi cumpuşi.. Sistemele-navetă de transport al echivalenţilor de reducere. Ipotezele principale, care explică procesele fosforilării oxidative. Ipoteza lui Mitchell. Ipotezele principale, care explică procesele fosforilării oxidative. Ipoteza lui Mitchell. Oxidarea microzomală, rolul citocromului P450 în reacţiile de oxido-reducere. Oxidarea microzomală, rolul citocromului P450 în reacţiile de oxido-reducere. Vitaminele şi rolul lor în procesele de oxidare biologică. Vitaminele şi rolul lor în procesele de oxidare biologică. Noţiune de radicali liberi. Oxidarea peroxidică a acizilor graşi nesaturaţi din membrane. Sistemele de protecţie a celulei de acumilarea radicalilor liberi. Noţiune de radicali liberi. Oxidarea peroxidică a acizilor graşi nesaturaţi din membrane. Sistemele de protecţie a celulei de acumilarea radicalilor liberi.

8 Oxidarea biologică. Dehidrogenarea substratelor. Enzimele dehidrogenării. Oxidarea biologică (OB) reprezintă totalitatea reacţiilor de oxido-reducere ce decurg în celule şi ţesuturi. Oxidarea biologică (OB) reprezintă totalitatea reacţiilor de oxido-reducere ce decurg în celule şi ţesuturi. Rolul: asigură organismul cu energie accesibilă în formă de ATP. Rolul: asigură organismul cu energie accesibilă în formă de ATP. OB are loc prin reacţii de dehidrogenare donarea atomilor de H2 sub formă de protoni şi electroni: H2 2H +2 ē. OB are loc prin reacţii de dehidrogenare donarea atomilor de H2 sub formă de protoni şi electroni: H2 2H +2 ē. Are loc sub acţiunea enzimelor dehidrogenaze, ale căror Co sunt NAD+ şi FAD Are loc sub acţiunea enzimelor dehidrogenaze, ale căror Co sunt NAD+ şi FAD

9 SUBSTRATELE NAD 1. Izocitrat +NAD alfa-cetoglutarat +NADH+H E- izocitratDH 2. Alfa-cetoglutarat +NAD succinil Coa +NADH+H E-alfacetoglutaratDH 3.Malat +NAD OA+NADH+H E-malatDH 4.Lactat +NAD Piruvat +NADH+H E-lactatDH 5. Gliceraldehidfosfat +NAD +H3PO4 1,3 difosfoglicerat +NADH+H E- GAP DH 6. Hidroxiacil CoA +NAD cetoacil Co-A +NADH+H E-hidroxiacil -CoA DH

10 SUBSTRATELE FAD dependente Succinat +FADFumarat +FADH2 Succinat +FADFumarat +FADH2 E- succinat DH Acil CoA + FAD enoil-CoA+FADH2 Acil CoA + FAD enoil-CoA+FADH2 E- acil CoA DH NADH+H+ şi FADH2 rezultaţi în reacţiile de oxidare a acestor substrate transferă p şi ē în lanţul respirator. NADH+H+ şi FADH2 rezultaţi în reacţiile de oxidare a acestor substrate transferă p şi ē în lanţul respirator.

11 Lanţul respirator (LR). Rolul. Structura. LR - un ansamblu (complex) de enzime şi sisteme de oxido-reducere, ce participă la transferul H+ şi ē de la Co reduse (NADH, FADH2) la O2 cu formarea H2O. LR - un ansamblu (complex) de enzime şi sisteme de oxido-reducere, ce participă la transferul H+ şi ē de la Co reduse (NADH, FADH2) la O2 cu formarea H2O. Este ultima etapă a degradării aerobe. Este ultima etapă a degradării aerobe. Este localizat în membrana internă a MC Funcţia LR: Este localizat în membrana internă a MC Funcţia LR: 1. Prin transferul protonilor şi electronilor Co se reoxidează, putînd asigura dehidrogenări în continuare. 2. Cînd Co se reoxidează, se eliberează energie ce serveşte la sinteza ATP.

12 Componentele LR 1. NADH+H sau FADH2 2. Flavoproteinele FP: preiau p şi e - de la NADH+H sau FADH2 FP N (NADH DH ) - ca Co FMN - preia H2 de la NADH+H FP N (NADH DH ) - ca Co FMN - preia H2 de la NADH+H FPs (succinatDH)- ca Co FAD- preia H2 de la FADH2 FPs (succinatDH)- ca Co FAD- preia H2 de la FADH2 3. CoQ-ubichinona – până la CoQ sunt transportaţi atât p cât şi e - 4. Sistemul de citocromi: b, c 1, c, a şi a 3 - Sunt compuşi heteroproteici,a căror grupare prostetică este hemul 1. Transportă doar e – Fe e - Fe citocrom transportă doar 1 e e - sunt transportaţi de 2 citocromi 5. Fe-S proteinele –sunt localizate : a. între FP şi CoQ b. între cit b şi citc 1

13 Schema LR

14

15 Structura componentelor LR

16

17

18 Potenţialul de O/R Potenţialul de O/R Transferul p şi ē de la NADH sau FADH2 pînă la O2 se face prin intermediul mai multor sisteme redox. Transferul p şi ē de la NADH sau FADH2 pînă la O2 se face prin intermediul mai multor sisteme redox. Fiecare sistem redox (O/R) este alcătuit dintr-un donor şi acceptor de echivalenţi reducători. Fiecare sistem redox (O/R) este alcătuit dintr-un donor şi acceptor de echivalenţi reducători. Fiecare sistem redox din LR posedă un potenţial de oxido-reducere (potenţial redox), care se măsoară în volţi. Fiecare sistem redox din LR posedă un potenţial de oxido-reducere (potenţial redox), care se măsoară în volţi. Potenţialul redox standard –E0 – mărime egală cu forţa electromotoare exprimată în volţi, ce apare în semiconductor, în care donorul de e - şi acceptorul acţionează în concentraţie de 1,0 mol, la t =25 *c, şi pH 7,0 formând un echilibru cu elecrodul ce adiţionează e - de la donor şi-i transferă la acceptor. Potenţialul redox standard –E0 – mărime egală cu forţa electromotoare exprimată în volţi, ce apare în semiconductor, în care donorul de e - şi acceptorul acţionează în concentraţie de 1,0 mol, la t =25 *c, şi pH 7,0 formând un echilibru cu elecrodul ce adiţionează e - de la donor şi-i transferă la acceptor.

19 Cu cît potenţialul redox este mai electronegativ cu atât este mai înaltă capacitatea de a ceda ē, şi invers, cu cît potenţialul este mai electropozitiv, cu atât este mai înaltă capacitatea sistemului de a adiţiona electroni. Cu cît potenţialul redox este mai electronegativ cu atât este mai înaltă capacitatea de a ceda ē, şi invers, cu cît potenţialul este mai electropozitiv, cu atât este mai înaltă capacitatea sistemului de a adiţiona electroni. Sistemele redox sunt aranjate în ordinea creşterii potenţialului de oxido-reducere. Sistemele redox sunt aranjate în ordinea creşterii potenţialului de oxido-reducere.

20 transferul în trepte permite eliberarea energiei în pachete a cărei valoare este în jurul lui –7,3 kcal/mol (cât necesită sinteza unui mol de ATP din ADP şi H3PO4). transferul în trepte permite eliberarea energiei în pachete a cărei valoare este în jurul lui –7,3 kcal/mol (cât necesită sinteza unui mol de ATP din ADP şi H3PO4). Torentul de ē e orientat în direcţia micşorării energiei libere a sistemului Torentul de ē e orientat în direcţia micşorării energiei libere a sistemului Cu cît e mai mare diferenţa potenţialului dintre 2 redox perechi cu atît mai mare e diminuarea energiei libere la transferul ē. Cu cît e mai mare diferenţa potenţialului dintre 2 redox perechi cu atît mai mare e diminuarea energiei libere la transferul ē. Ştiind potenţialul redox al fiecărei perechi se pot calcula modificarea energiei libere standard. Ştiind potenţialul redox al fiecărei perechi se pot calcula modificarea energiei libere standard. ΔG = -nFΔE ΔG = -nFΔE n-numărul de ē n-numărul de ē F-constanta lui Faraday (23062 cal/Vmol) F-constanta lui Faraday (23062 cal/Vmol) ΔE 0 -diferenţa de potenţial ΔE 0 -diferenţa de potenţial ΔG = [+0,82-(-0,32)] = -52,6 kcal ΔG = [+0,82-(-0,32)] = -52,6 kcal 7,3 x 3 = 21,9 cal 7,3 x 3 = 21,9 cal Randamentul utilizării energiei libere – 42% Randamentul utilizării energiei libere – 42%

21 FOSFORILAREA OXIDATIVĂ reprezintă sinteza ATP din ADP şi Pi (cuplată cu LR), pe seama energiei eliberate la transferul echivalenţilor reducători în LR de la coenzimele reduse la O2. reprezintă sinteza ATP din ADP şi Pi (cuplată cu LR), pe seama energiei eliberate la transferul echivalenţilor reducători în LR de la coenzimele reduse la O2. Deoarece transferul de ē are loc treptat, energia se eliberează în pachete – în trepte. Pentru a se forma ATP diferenţa de potenţial trebuie să fie nu mai mică de 0,22V. Deoarece transferul de ē are loc treptat, energia se eliberează în pachete – în trepte. Pentru a se forma ATP diferenţa de potenţial trebuie să fie nu mai mică de 0,22V. Funcţionarea cuplată a LR şi FO este asigurată de 5 complexe Funcţionarea cuplată a LR şi FO este asigurată de 5 complexe

22 Composition of Respiratory Chain Complexes Complex denumirea No. of Proteins Grupările prostetice Complexul INADH Dehidrogenaza 46FMN, Fe-S Complexul II Succinat-CoQ Reductaza 5FAD, cit b 560, Fe-S Complexul III CoQ-cit c Reductaza 11cit b 562, cit b 566, Fe-S, cit c 1, Complexul IV Citochrom Oxidaza 13cit a, cit a 3, Cu

23 Complexul I- NADH CoQ – reductază Căderea de potenţail 0,42V Căderea de potenţail 0,42V ΔG0 = -19,4 kcal/mol - 1mol ATP, restul se degajă sub formă de căldură ΔG0 = -19,4 kcal/mol - 1mol ATP, restul se degajă sub formă de căldură Inhibat: rotenonă(otravă pentru peşti), Na amital (barbiturat); pericidină (antibiotic) Inhibat: rotenonă(otravă pentru peşti), Na amital (barbiturat); pericidină (antibiotic)

24 Complexul II- succinat - CoQ-reductaza Variaţia de potenţial este de 0,07V; Variaţia de potenţial este de 0,07V; ΔG0 = -3,2 kcal/mol – nu se sintetizează ATP ΔG0 = -3,2 kcal/mol – nu se sintetizează ATP Inhibat – malonat (inhibiţie competitivă) Inhibat – malonat (inhibiţie competitivă)

25 Complexul III- CoQ- citocrom c reductaza Variaţia de potenţial este de 0,21V; Variaţia de potenţial este de 0,21V; ΔG0 = -7,75 kcal – se sintetizează 1mol de ATP. ΔG0 = -7,75 kcal – se sintetizează 1mol de ATP. Inhibat antimicina A Inhibat antimicina A

26 Complexul IV- citocromoxidază Catalizează adiţia a 4ē la O2 molecular (a 2ē la ½O). Catalizează adiţia a 4ē la O2 molecular (a 2ē la ½O). O2 + 4ē + 4H+ 2H2O O2 + 4ē + 4H+ 2H2O Căderea de potenţial de 0,54V. Căderea de potenţial de 0,54V. ΔG = -24,8 kcal se sintetizează 1mol de ATP ΔG = -24,8 kcal se sintetizează 1mol de ATP Inhibat: CO, ozide, cianide. Inhibat: CO, ozide, cianide.

27 Complexul V – ATP-sintetază alcătuită din: alcătuită din: 1. F0 străbate membrana internă a MC, constă din 4 tipuri de proteină ce formează un sistem de pori transmembranari prin care trec protonii- canal de protoni 2. F1- partea catalitică - factor de cuplare 1: a. se află în intregime în matrixul mitocondrial (formă de sferă). b. e alcătuită din cinci tipuri de proteine ααα (α3), βββ (β3), γ, δ, ε. c. la acest nivel are loc reacţia de condensare a ADP + Pi ATP+H2O Inhibată: oligomicină, atractilatul (glicozidă) Inhibată: oligomicină, atractilatul (glicozidă)

28 Mitochondrial ATP Synthase E. coli ATP Synthase These images depicting models of ATP Synthase subunit structure were provided by John Walker. Some equivalent subunits from different organisms have different names.

29 Toate componentele LR sunt dispuse în membrana internă a mitocondriilor. CoQ şi cit c funcţionează individual, iar celelalte componente se grupează în complexe.

30

31

32 Locusurile unde are loc sinteza ATP se numesc puncte de fosforilare. Locusurile unde are loc sinteza ATP se numesc puncte de fosforilare. În LR (lanţul respirator) deosebim 3 puncte de fosforilare: În LR (lanţul respirator) deosebim 3 puncte de fosforilare: 1. NADH+H----CoQ 2. Cit b----citc 3. cita--cita3

33

34 Lanţul respirator ATPase Cyt c ox C IV C I NADHDH C II SDH C III Cyt bc 1 matrix membrana internă spaţiul intermembranar NADH OAA NAD + Mal MDH Fum FADH 2 Suc FAD cyt c ox cyt c red H2OH2OO2O2 2H + H+H+ H+H+ 3H + ATP 10H + ims /4H + m = 2.5H + per ATP 2e - QH 2 2H +

35 Bilanţul general în procesele LR-FO. NADH + H+ + ½O2 + 3ADP + 3Pi NAD+ + 3ATP + 4H2O NADH + H+ + ½O2 + 3ADP + 3Pi NAD+ + 3ATP + 4H2O FADH + H+ + ½O2 + 2ADP + 2Pi FAD + 2ATP + 3H2O FADH + H+ + ½O2 + 2ADP + 2Pi FAD + 2ATP + 3H2O Raportul între numărul de moli de ATP produşi şi O2 consumat este numit cît de fosforilare P/O. Raportul între numărul de moli de ATP produşi şi O2 consumat este numit cît de fosforilare P/O. De la NADH+H pînă la O2 - P/O = 3/1 – ramura lungă, De la NADH+H pînă la O2 - P/O = 3/1 – ramura lungă, De la FADH2 pînă la O2 - P/O = 2/1 – ramura medie. De la FADH2 pînă la O2 - P/O = 2/1 – ramura medie. P/O reflectă cuplarea transportului H+ şi ē (respiraţia) şi fosforilarea (sinteza ATP). Coeficient indică ce cantitate de P anorganic (H3PO4) se transformă în P organic (ATP) la transportul unei perechi de H+ şi ē în LR. P/O reflectă cuplarea transportului H+ şi ē (respiraţia) şi fosforilarea (sinteza ATP). Coeficient indică ce cantitate de P anorganic (H3PO4) se transformă în P organic (ATP) la transportul unei perechi de H+ şi ē în LR.

36

37 Ipoteze principale cu privire la procesele de FO. Ipoteza lui Mitchell Prin ce mecanism energia eliberată în LR este cuplată cu formarea ATP? Prin ce mecanism energia eliberată în LR este cuplată cu formarea ATP? Teoria chimică, numită şi a intermediatorilor comuni (produşi intermediatori macroergici, precursori de ATP). Teoria chimică, numită şi a intermediatorilor comuni (produşi intermediatori macroergici, precursori de ATP). Teoria conformaţională (energia este preluată de o proteină într-o conformaţie activă, ce stimulează ATP). Teoria conformaţională (energia este preluată de o proteină într-o conformaţie activă, ce stimulează ATP). Teoria chemiosmotică (Mitchell, 1961). Teoria chemiosmotică (Mitchell, 1961).

38 Ipoteza lui Mitchell Ce postulează că starea intermediară energetică care determină sinteza ATP din ADP+Pi e reprezentată de gradientul de protoni, ce se stabileşte între faţa interioară şi cea exterioară a membranei interne a MC în timpul transferului de electroni. Ce postulează că starea intermediară energetică care determină sinteza ATP din ADP+Pi e reprezentată de gradientul de protoni, ce se stabileşte între faţa interioară şi cea exterioară a membranei interne a MC în timpul transferului de electroni. la transferul unei perechi de ē (energia eliberată) pompează 3 perechi de H2+ din interiorul MC spre exterior(spaţiu intermembranar). la transferul unei perechi de ē (energia eliberată) pompează 3 perechi de H2+ din interiorul MC spre exterior(spaţiu intermembranar). Astfel partea externă a membranei interne a MC pozitiv, dar cea internă – negativ – Astfel partea externă a membranei interne a MC pozitiv, dar cea internă – negativ – apare gradient de c%/ potenţialul transmembranar apare gradient de c%/ potenţialul transmembranar

39 Gradientul protonilor are 2 componente : 1. Electrică (potenţial de membrană - ψ 2 de pH ( pH)gradientul H+ Protonii revin din spaţiu intermembranar în mitocondrii prin partea F 0 (deoarece restul membranei este impermiabilă). Protonii revin din spaţiu intermembranar în mitocondrii prin partea F 0 (deoarece restul membranei este impermiabilă). Acest flux de protoni este forţa morice care determină la nivelul subunităţii F1 sinteza de ATP din ADP+Pi Acest flux de protoni este forţa morice care determină la nivelul subunităţii F1 sinteza de ATP din ADP+Pi Unul din postulatele teoriei chemiosmotice prevede că apa rezultată în reacţia de formare a ATP din ADP şi Pi se ionizează spontan, ionii H+fiind dirijati spre interiorul mitocondriei (ei urmînd să creeze gradientul protonic) în timp ce ionii OH - sînt dirijati spre spapul intermembranar

40

41 Datele experimentale ce confirmă: S-a confirmat generarea gradientului de protoni în cele 3 puncte ale LR. Anume – gradientul de protoni se utilizează la sinteza ATP. S-a confirmat generarea gradientului de protoni în cele 3 puncte ale LR. Anume – gradientul de protoni se utilizează la sinteza ATP. S-a demonstrat ca pH matrixului mitocondrial creşte, iar cel al mediului extern al membranei MC – scade (acid). S-a demonstrat ca pH matrixului mitocondrial creşte, iar cel al mediului extern al membranei MC – scade (acid). S-a argumentat că transferul H+ din MC în timpul transportului de ē şi revenirii lor prin ATP-sintetaza sunt comparabile cu viteza lor din cadrul FO în MC intacte. S-a argumentat că transferul H+ din MC în timpul transportului de ē şi revenirii lor prin ATP-sintetaza sunt comparabile cu viteza lor din cadrul FO în MC intacte.

42 Transportul mitocondrial al ATP şi ADP ATP/ADP-translocazei- asigură transferul ADP din citozol în MC în schimbul ATP din MC- citozol. ATP/ADP-translocazei- asigură transferul ADP din citozol în MC în schimbul ATP din MC- citozol. Fosfattranslocaza – transferă Pi în MC, însoţit de deplasarea ionilor de H2. Fosfattranslocaza – transferă Pi în MC, însoţit de deplasarea ionilor de H2.

43 Controlul respirator Organismele vii sintetizează ATP în raport cu necesititatea lui – de aceea FO cuplată cu LR este riguros controlată. Organismele vii sintetizează ATP în raport cu necesititatea lui – de aceea FO cuplată cu LR este riguros controlată. Deoarece LR şi FO – etapa finală a degradării G, L, P controlul respirator se poate efectua atât prin compuşi direct implicaţi în LR şi FO, cât şi prin intermediatorii degradării celor 3 clase. Deoarece LR şi FO – etapa finală a degradării G, L, P controlul respirator se poate efectua atât prin compuşi direct implicaţi în LR şi FO, cât şi prin intermediatorii degradării celor 3 clase. Rolul primordial îi revine ADP. Rolul primordial îi revine ADP. 1. F1 din ATP - sintetază rămâne blocat în lipsă de ADP. 2. Intensitatea transferului de protoni prin F0 deasemenea e determinată de nivelul ADP. 3. ADP – reglator alosteric (+) pentru mai multe E ce sunt implicate în degradarea G, L şi P.

44 Controlul respirator Controlul respiraţiei se înfăptuieşte prin intermediul acceptorului - ADP. Controlul respiraţiei se înfăptuieşte prin intermediul acceptorului - ADP. Lipsa de ADP - inhibă respiraţia şi stopează fosforilarea. La adăugarea de ADP creşte brusc consumul de se activeaza lantul respirator şi ADP se fosforilează la ATP. Lipsa de ADP - inhibă respiraţia şi stopează fosforilarea. La adăugarea de ADP creşte brusc consumul de se activeaza lantul respirator şi ADP se fosforilează la ATP.

45 Decuplarea produselor de oxidare şi fosforilare, principalii agenţi decuplanţi. La FO contribue: La FO contribue: 1. Integritatea membranei interne a MC orice leziune duce la perderea capacităţii de FO (în timp ce transferul de ē poate continua). 2. Impermeabilitatea membranei interne pentru ionii H+ OH- K+ Cl-. FO poate fi decuplată cu ajutorul unor substanţe chimice, ce inhibă sinteza ATP dar neafectînd decuplanţi – agenţi decuplanţi. La acţiunea lor respiraţia creşte, iar FO este inhibată. FO poate fi decuplată cu ajutorul unor substanţe chimice, ce inhibă sinteza ATP dar neafectînd decuplanţi – agenţi decuplanţi. La acţiunea lor respiraţia creşte, iar FO este inhibată. protonofori protonoforiAD ionoforele ionoforele

46 Protonoforii măresc permeabilitatea membranei pentru protoni(H+), lichidând potenţialul transmembranar. Protonoforii măresc permeabilitatea membranei pentru protoni(H+), lichidând potenţialul transmembranar. 1. a.g. liberi 2. 2,4 dinitrofenol 3. salicilaţii (antiinflamatoare) 4. dicumarol (anticoagulant) 5. T3 şi T4 (h.gl.tiroide) Ionoforele – ei leagă şi transferă ionii prin membrană: Ionoforele – ei leagă şi transferă ionii prin membrană: - valinomicina ( K+), nigericina ( K+), gramicidina A Na+, K+; H+. - valinomicina ( K+), nigericina ( K+), gramicidina A Na+, K+; H+.

47 Decuplanţii 2,4- Dinitrophenol H+H+ H+H+ H+H+ X + H + NO 2 O -O - OH

48 Inhibitorii ai fosforilării acţionează asupra ATP- sintetazei. Oligomicina blochează pătrunderea H+ prin FO (închide canalul) cu încetul slăbeşte respiraţia întrerupere. Inhibitorii ai fosforilării acţionează asupra ATP- sintetazei. Oligomicina blochează pătrunderea H+ prin FO (închide canalul) cu încetul slăbeşte respiraţia întrerupere.

49 Inhibitorii Fosorilării de ADP X Oligomycin Atractyloside X

50 Fosforilarea oxidativă este influenţată de o serie de agenţi clasaţi în 3 grupe : Fosforilarea oxidativă este influenţată de o serie de agenţi clasaţi în 3 grupe : - agenti de decuplare- permit transportul electronilordar blochează fosforilarea. Ex.2,4 dinitrofenolul facilitează trecerea prin membrană a H+ - agenti de decuplare- permit transportul electronilordar blochează fosforilarea. Ex.2,4 dinitrofenolul facilitează trecerea prin membrană a H+ - inhibitorii fosforilării oxidative Ex Oligomicina - împedică şi transportul şi fosforilarea oxidativă. - inhibitorii fosforilării oxidative Ex Oligomicina - împedică şi transportul şi fosforilarea oxidativă. - Ionoforii - formează complexe liposolubile cu cationi specifici trecîndui prin membrană. - Ionoforii - formează complexe liposolubile cu cationi specifici trecîndui prin membrană.

51 Respiraţia liberă – are loc decuplarea FO de LR şi toată energia este convertită în căldură, care nu se utilizează la executarea funcţiilor celulare. – are loc decuplarea FO de LR şi toată energia este convertită în căldură, care nu se utilizează la executarea funcţiilor celulare. Astfel MC devin o sobă, ce produc căldură. E necesar în situaţii, când necesitatea căldurii este mai mare decât ATP. Astfel MC devin o sobă, ce produc căldură. E necesar în situaţii, când necesitatea căldurii este mai mare decât ATP. În ţesutul adipos brun – MC sunt specializate la producerea căldurii (nou-născuţi, animale în hibernare) – termogenina. În ţesutul adipos brun – MC sunt specializate la producerea căldurii (nou-născuţi, animale în hibernare) – termogenina.

52 Oxidarea microsomală Un alt tip de reacţii de OB este cel oxigenazic. Acestea sunt catalizate de monooxigenaze. Un alt tip de reacţii de OB este cel oxigenazic. Acestea sunt catalizate de monooxigenaze. Lanţurile monooxigenazice de oxidare sunt lanţuri scurte de transport al H+ şi ē a căror sursă sunt NADPH+H Lanţurile monooxigenazice de oxidare sunt lanţuri scurte de transport al H+ şi ē a căror sursă sunt NADPH+H SH + O2 +NADPH + H+ S-OH + H2O + NADP+ reducerea O2 şi incorporarea lui în anumiţi compuşi chimici (include un atom de O, celălalt este redus la H2O). SH + O2 +NADPH + H+ S-OH + H2O + NADP+ reducerea O2 şi incorporarea lui în anumiţi compuşi chimici (include un atom de O, celălalt este redus la H2O). un asemenea lanţ este microsomial - localizat în RE al celulelor hepatice şi suprarenale. Rol esenţial îl are cit P450 (activatorul O2). El cuprinde o FP (FAD) la nivelul căreia H2 este disproporţionat în H+ şi ē. un asemenea lanţ este microsomial - localizat în RE al celulelor hepatice şi suprarenale. Rol esenţial îl are cit P450 (activatorul O2). El cuprinde o FP (FAD) la nivelul căreia H2 este disproporţionat în H+ şi ē.

53 Rolul OM Rolul: plastic şi dezintoxicare. Rolul: plastic şi dezintoxicare. În ficat – hidroxilarea medicamentelor, neutralizarea toxinelor, hormonilor (sunt eliminaţi). În ficat – hidroxilarea medicamentelor, neutralizarea toxinelor, hormonilor (sunt eliminaţi). În medulosuprarenale – sinteza noradrenalinei şi adrenalinei. În medulosuprarenale – sinteza noradrenalinei şi adrenalinei. În corticosuprarenale – sinteza colesterolului, hormonilor gluco- şi mineralocorticoizi. În corticosuprarenale – sinteza colesterolului, hormonilor gluco- şi mineralocorticoizi.

54 Noţiune de radicali liberi. Oxidarea peroxidică a AG nesaturaţi. Sistemul de protecţie. La reducerea incompletă a O 2 se formează forme reactogene şi agresive ale substanţei cum ar fi: superoxidanionul, peroxid; hidroxil sau peroxidul de hidrogen. La reducerea incompletă a O 2 se formează forme reactogene şi agresive ale substanţei cum ar fi: superoxidanionul, peroxid; hidroxil sau peroxidul de hidrogen.

55 Aceşti produşi iniţiază OPL, ce se petrece în lanţ cu generarea de peroxizi a AG nesaturaţi. Aceşti produşi iniţiază OPL, ce se petrece în lanţ cu generarea de peroxizi a AG nesaturaţi. În condiţii fiziologice ORL şi OPL sunt implicate în reînnoirea membranelor biologice, degradarea substanţelor fagocitare; biosinteza icosanoizilor. În condiţii fiziologice ORL şi OPL sunt implicate în reînnoirea membranelor biologice, degradarea substanţelor fagocitare; biosinteza icosanoizilor. Amplificarea lor poate condiţiona moartea celulei (lezarea membranelor). Amplificarea lor poate condiţiona moartea celulei (lezarea membranelor). SAO sistem de protecţie AO (enzimatic, neenzimatic) SAO sistem de protecţie AO (enzimatic, neenzimatic) SOD transformarea O2- în H2O2 SOD transformarea O2- în H2O2 2 O2- +2H+ O2- + H2O2 2 O2- +2H+ O2- + H2O2 Catalaza 2H2O2 2H2O + O2 Catalaza 2H2O2 2H2O + O2 Glutation reductaza Glutation reductaza glutationperoxidaza glutationperoxidaza

56 Mitochondrion Peroxisome Alcohol Metabolism Eric Niederhoffer SIU-SOM EtOH Acetaldehyde Acetate Cytosol ER ADH NAD + NADH CAT H2O2H2O2 H2OH2O AlDH NAD + NADH MEOS NADP + NADPH O2O2 P450 Extra-hepatic tissue Oh my! Now what? Pyrazole Disulfiram (antabuse) Chlorpropamide (diabetes) Aminotriazole

57

58

59