biyolojik oksidasyon - ankara Üniversitesi...ò sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer...
TRANSCRIPT
![Page 1: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/1.jpg)
Biyolojik Oksidasyon
Yrd.Doç.Dr.Filiz Bakar Ateş
![Page 2: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/2.jpg)
ò Canlı hücreler, dışarıdan aldıkları kimyasal veya fiziksel enerjiyi, geliştirdiği bir sistemle, ATP ile taşınan biyolojik enerjiye çevirirler;
ò ATP’yi kullanarak kimyasal iş, ozmotik iş ve mekanik iş üretir
![Page 3: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/3.jpg)
Metabolizma
ò Bir organizmadaki kimyasal reaksiyonların toplamı
ò Anabolizma: Enerji kullanır
ò Katabolizma: Enerji üretir
![Page 4: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/4.jpg)
ATP: Hücredeki enerjinin temel taşıyıcısıdır !!!
ò 1 molekül ATP enerjisi : -7.3 kcal/mol
ò ATP’nin işlevleri
-Hareket
-Membran transportu
-Sinyal transdüksiyonu
-Hücrede materyal tutulumu
-Nükleotit sentezi
![Page 5: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/5.jpg)
Hücresel Metabolizma
![Page 6: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/6.jpg)
Redoks Tepkimeleri
![Page 7: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/7.jpg)
Ø Hücre enerji metabolizmasında ATP oluşumu: Redoks süreci Ø Redoks tepkimeleri, eşlenmiş indirgenme (redüksiyon) ve
yükseltgenme (oksidasyon) tepkimeleridir. elektron kaybeden madde oksitlenir (yükseltgenmiş), elektron kazanan madde ise indirgenir Ø Canlı organizmada gerçekleşen oksidoredüksiyon reaksiyonları da
biyolojik oksidasyon olarak bilinir
![Page 8: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/8.jpg)
ò Oksidasyon
elektron kaybı
ò Redüksiyon
elektron kazanımı
ò NADH and FADH2
glikoliz, yağ asiti oksidasyonu, ve sitrik asit siklusunda oluşur ve redüktif biyosentezde kullanılır.
Redoks Tepkimeleri
![Page 9: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/9.jpg)
Redüksiyon/Oksidasyon (Redox) Reaksiyonlarının Prensibi
ò NADH’ın ETS tarafından oksidasyonu
NADH + (1/2)O2 +H+ ! NAD+ + H2O
Redüksiyon potansiyeli –52.6 kcal/mol
![Page 10: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/10.jpg)
ò ADP + Pi ! ATP
+ 7.3 kcal/mol
NADH’tan oksijene her iki elektron transferinde 2.5 ATP, FADH2’den ise 1.5 ATP elde edilir.
Redüksiyon/Oksidasyon (Redox) Reaksiyonlarının Prensibi
![Page 11: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/11.jpg)
Oksidoredüksiyon reaksiyonlarında yer alan enzimler
ò Oksidazlar : elektron akseptörü olarak oksijeni kullanır
ò Dehidrogenazlar: elektron akseptörü olarak oksijeni kullanamaz (Nikotinamid ve riboflavinleri koenzim olarak kullanır)
ò Hidroperoksidazlar: substrat olarak H2O2 kullanır
ò Oksijenazlar: O2’nin substrata doğrudan transferini katalizler
![Page 12: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/12.jpg)
Oksidatif Fosforilasyon
Oksidatif fosforilasyon, moleküler oksijene elektron transferi yolunda ATP sentezidir
Oksidatif fosforilasyon, aerobik organizmaların anaerobiklere kıyasla solunum substratlarından daha fazla oranda serbest kullanılabilir enerjiyi yakalamalarına olanak verir
![Page 13: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/13.jpg)
Yağ asitlerinin ve amino asitlerin oksidasyonu sırasında serbest kalan faydalı enerjinin tümü ve karbonhidratların oksidasyonundan açığa çıkanın tamamına yakını mitokondrilerin içinde, NADH, FADH2 gibi indirgeyici ekivalanlar halinde kullanılabilir duruma getirilir
![Page 14: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/14.jpg)
Sitozolde gerçekleşen glikoliz olayı sırasında NADH ve sonunda pirüvat oluşmaktadır. Pirüvattan, yağ asitlerinin ve amino asitlerin karbon iskeletinin yıkılımından oluşan asetil-CoA’nın mitokondri matriksinde sitrik asit döngüsüne girdiğini ve böylece NADH ve FADH2 oluştuğunu biliyoruz
![Page 15: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/15.jpg)
Mitokondri
![Page 16: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/16.jpg)
Mitokondrinin Kısımları
ò Dış Membran
Porin adlı proteinlerin oluşturduğu transmembran kanallardan küçük molekül ve iyon geçişi serbesttir
![Page 17: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/17.jpg)
ò İç membran
-Krista adlı kıvrımlar yüzey alanını artırır
-Seçici geçirgen
-ATP, ADP, piruvat gibi küçük moleküllerin çoğuna ve H+, Na+, K+ gibi iyonlara geçirgen değil. Özel taşıyıcılar ile geçiş
-Elektron transport zinciri bileşenleri (kompleks I-IV)
-ADP-ATP translokazlar
-FoF1 ATP sentaz (kompleks V)
-Piruvat ve yağ asitlerinin taşınmasında görevli proteinler
-Diğer taşıyıcı sistemler
Mitokondrinin Kısımları
![Page 18: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/18.jpg)
ò Matriks
-Piruvat dh kompleksi
-Yağ asiti B-ox enzimleri
-Aminoasit ox enzimleri
-DNA, ribozomlar
-ATP, ADP, Pi, Mg+2, Ca+2, K+
-NAD+, FAD
-Çözünür metabolitler
Mitokondrinin Kısımları
![Page 19: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/19.jpg)
ò Oksidatif fosforilasyon, elektronların elektron transport zincirine girişi ile başlar !!!
![Page 20: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/20.jpg)
ò Elektronların çoğu, dehidrogenaz aktivitesi ile açığa çıkmaktadır.
ò Spesifik substratlara etkiyen dehidrogenazların açığa çıkardıkları elektronlar:
Nikotinamid nükleotidleri (NAD+, NADP) ya da
Flavin nükleotidleri (FMN, FAD) ‘ye aktarılır.
![Page 21: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/21.jpg)
NADH ve NADPH
ò Suda çözünen elektron taşıyıcılarıdır
ò dehidrogenazlardan geri dönüşümlü olarak ayrılabilir
ò NADH, yıkım rx larında aldığı elektronları kendisinin solunum zincirine giriş noktasına kadar taşır.
2e- NADH NADH dehidrogenaz kompleksi
v NADPH, genellikle anabolik rx lara elektron sağlar
![Page 22: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/22.jpg)
ò NADH ve NADPH mitokondri iç membranı geçemez
ò Elektronlar, mekik sistemleri ile membranı geçerler
NADH ve NADPH
![Page 23: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/23.jpg)
Flavoproteinler (Flavin dehidrogenazlar)
ò Kovalent bağlı flavin nükleotidleri (FMN ve FAD) içerir
ò Yükseltgenme ve indirgenme sırasında ayrışmaz
ò Bir ya da genellikle 2 elektron alır (FMNH2 , FADH2)
ò Flavin nükleotit, flavoproteinin aktif bölgesinin bir kısmı olup, rx da yer alan bir ürün ya da reaktan değildir, elektron transferinden sorumlu bölümdür.
Süksinat dehidrogenaz (FAD, Fe-S)
Açil-KoA dehidrogenaz (FAD, Fe-S)
Gliserol-3-fosfat dehidrogenaz (FAD)
![Page 24: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/24.jpg)
ò NAD ve flavoproteinler dışında 3 tip molekül daha elektron transportunda görev alır:
1. Fe-S Proteinleri
2. Sitokromlar
3. Ubikinon (Koenzim Q)
![Page 25: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/25.jpg)
Fe-S Proteinleri
ò 1 e’un transfer edildiği rx larda yer alır
ò Demir hem yapısında bulunmaz
ò Iyi elektron vericidir
ò Kompleks I, II ve III
ò Flavoproteinler ve sitokrom b’ye eşleniktir
![Page 26: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/26.jpg)
Sitokromlar
ò Elektron taşıyan proteinler olup, hemoglobinin hem halkasına benzer şekilde bir porfirin halkasına bağlı demir (Fe) içerir.
ò Sitokromlardaki Fe atomları, Fe+3’ün Fe+2’ye geri dönüşümlü olarak değiştirilebilen tek elektron taşıyıcılarıdır
ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir
ò Diğer sitokromlar, a, a3,c1, b ise iç mitokondri membranına yerleşmiş ve sıkıca bağlanmış membran proteinleridir.
![Page 27: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/27.jpg)
Ubikinon-Koenzim Q
ò Iç mitokondri membranına zayıf bağlar ile bağlı, hareketli bir molekül
ò Solunum zincirine NADH ve FADH2 şeklinde giren hidrojen atomlarının toplayıcısı rolü oynar
ò Hem elektron hem proton taşıyabilir, bu nedenle proton hareketi ile eşleşen elektron akışında önemli rol oynar
ò KoQ yeniden yükseltgendiğinde, elektronlar, zincirdeki bir sonraki elemana aktarılır, protonlar mitokondri matriksine salıverilir.
![Page 28: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/28.jpg)
Solunum zinciri -ETS
ò Iç mitokondri membranına sıkıca bağlanmış dört büyük enzim kompleksinden oluşur
![Page 29: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/29.jpg)
iç mitokondriyal membrana gömülmüştür;
Kompleks I, elektronların NADH’den ubikinona (UQ, koenzim Q) transferini katalize eder
Kompleks I (NADH dehidrojenaz kompleksi)
![Page 30: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/30.jpg)
Ubikinonun tamamen indirgenmiş formu olan UQH2, membranda kompleks I’den kompleks III’e diffüze olur.
Elektronların kompleks I yoluyla kompleks III’e akışı, protonların mitokondriyal matriksten membranlar arası boşluğa hareketiyle eşleşmiştir ki böylece bir proton gradienti oluşur; bu proton gradienti de mitokondriyal ATP sentezi için önemlidir
![Page 31: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/31.jpg)
sitrik asit döngüsünde membrana bağlı enzimdir;
elektronların süksinattan ubikinona (UQ, koenzim Q) transferini katalize eder
Kompleks II (süksinat dehidrojenaz kompleksi)
![Page 32: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/32.jpg)
Ubikinon (koenzim Q), solunum zincirinde tek lipid yapılı moleküldür; elektronları kompleks III’e taşır; hareketli elektron taşıyıcılarından birisidir
![Page 33: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/33.jpg)
Kompleks III (sitokrom bc1 kompleksi, ubikinon-sitokrom c oksidoredüktaz), elektronları ubikinondan sitokrom c’ye transfer eder ki kompleks III içinden geçen elektronların yolu, “Q siklusu” denilen bir döngü oluşturur
Kompleks III (sitokrom bc1 kompleksi, ubikinon-sitokrom c oksidoredüktaz)
![Page 34: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/34.jpg)
Kompleks III, bir proton pompası olarak fonksiyon görür; kompleksin asimetrik oryantasyonunun bir sonucu olarak, UQH2’nin UQ’a okside olmasıyla serbestleşen protonlar, membranlar arası boşluğa salınırlar ve böylece bir proton gradienti oluşur ki bu proton gradienti, mitokondriyal ATP sentezi için önemlidir
![Page 35: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/35.jpg)
Kompleks III yapısında bulunan sitokrom c1, elektronları sitokrom c yapısına aktarmaktadır.
![Page 36: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/36.jpg)
Sitokrom c, elektronları kompleks IV (sitokrom oksidaz) yapısına taşır
![Page 37: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/37.jpg)
Kompleks IV (sitokrom oksidaz), elektronların sitokrom c’den O2’ne transferini ve böylece O2’in suya indirgenmesini katalize eder; yapısında sitokrom a ve sitokrom a3 bulunur
Kompleks IV vasıtasıyla sitokrom c’den O2’e elektronların akışı da matriksten membranlar arası boşluğa net proton hareketine neden olur; kompleks IV de bir proton pompası olarak fonksiyon görür
Kompleks IV (sitokrom oksidaz)
![Page 38: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/38.jpg)
Kemiozmotik Teori ò Elektron taşıyıcı sistem, iç membranın dış yüzeyinde yüksek proton
yoğunluklu ve membranın matrikse bakan yüzünde düşük proton yoğunluklu bir bölge oluşturarak, protonları mitokondrinin dışına taşır.
ò Böylece membranın matrikse bakan yüzündeki pH değeri, membranın dış tarafındakinden 0.75 birim daha fazla olur. H+ konsantrasyonu, membranın dış yüzünde yaklaşık 6 katı fazladır.
ò Kimyasal (pH) gradienti, proton kons farkı
ò Elektrik gradiyenti membran potansiyelindeki fark, matriks (-), membranlar arası boşluk (+)
ò Bu durum belirgin bir potansiyel enerjiyi simgeler ve bu enerjinin çoğu membrana bağlı ATP-sentaz dan ATP sentezlenmesi için kullanılır.
ò Bundan daha fazlası ise ısı olarak açığa çıkar ???
![Page 39: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/39.jpg)
Solunum zincirinde elektronların kompleks I, III ve IV üzerinden aktarılması sırasında protonların matriksten membranlar arası boşluğa pompalanması sonucunda iç membranda bir proton gradienti oluşur
![Page 40: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/40.jpg)
Elektrokimyasal gradientteki enerji, protonların matrikse geri dönmeleri sırasında ATP oluşumunda kullanılır. Oksidatif fosforilasyon olarak bilinen bu olay, ATP sentaz (kompleks V) tarafından katalizlenir
![Page 41: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/41.jpg)
ATP Sentezi
ò Iç membran protonlara geçirgen değildir
ò Protonlar, protona spesifik kanallardan (ATP sentaz kompleksinin F0 birimi) matrikse gradientleri yönünde tekrar geri döner.
ò Elektrokimyasal gradientte mevcut depolanan enerji, yani protonlar, matrikse doğru bir proton kanalından geçerken, serbestleşen enerji ile F0’ya bağlı F1ATP sentaz, ATP sentezini gerçekleştirir.
ò Protonların matrikse hareketinin oluşturduğu güç, Fo-F1 ATP sentaz tarafından katalizlenen ATP sentezi için enerji sağlar.
ò Bu enzimin aktivitesi, proton gradientine bağlıdır.
![Page 42: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/42.jpg)
Fo-F1 ATP Sentaz (Kompleks V)
ò Mitokondri iç membranında yer alır
ò ADP + Pi ‘den ATP sentezini katalizler
ò Fo ve F1 birimlerinden oluşur
![Page 43: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/43.jpg)
Fo kompleksi
ò Mitokondri iç membranını kaplayan integral protein
ò Proton kanalını oluşturur
ò Üç farklı alt birim (a,b,c) toplam 14 alt birim
ò Protonların membranlar arası boşluktan matrikse dönüşü
ò Fo ve F1 birbirine bağlıdır
![Page 44: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/44.jpg)
F1 kompleksi
ò ATP-sentazın, ADP ve Pi’den ATP sentezini katalizleyen birimi
ò aynı zamanda ATPaz aktivitesi
ò 5 farklı alt birim (α,β,γ,δ,ε), toplam 9 alt birim
ò Β alt birimleri katalitik aktivite gösterir
ò Aktivitesi için proton gradienti gereklidir
ò Protonların matrikse hareketinin oluşturduğu güç, Fo’a bağlı F1 kompleksi tarafından katalizlenen ATP sentezi için enerji sağlar.
![Page 45: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/45.jpg)
ò 1 mol ATP sentezi için 4 H+ gerekir
ò 1 mol NADH’ın oksidasyonu ile matriks dışına pompalanan 10 H+, 2.5 mol ATP sentezini gerçekleştirir
ò Solunum zincirine KoQ üzerinden giren 1 mol FADH2’nin oksidasyonu ile matriks dışına pompalanan 6 H+, 1.5 mol ATP sentezini gerçekleştirir
![Page 46: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/46.jpg)
ò ADP + Pi ATP G0 : 7.3 kcal /mol
ò 3 mol ATP sentezi : 2.5 x 7.3 = 18.5 kcal/mol
ò 1 mol NADH’ın tamamen oksidasyonu ile 52 kcal /mol
ò ATP sentezi için kullanılan enerjinin (18.5 kcal/mol) geri kalanı metabolitlerin mitokondri membranından taşınması gibi hücresel olaylarda kullanılır.
![Page 47: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/47.jpg)
Oksidatif fosforilasyonun inhibisyonu
ò Elektron transferinin inhibisyonu
Siyanür (CN), Azid (N3-)
H2S Sitokrom oksidaz (kompleks IV)
CO
Antimisin A Sitokrom b’den sitokrom c’ye elektron transferi (kompleks III)
Rotenon, Amital, Pierisidin A : Fe-S’den ubikinona elektron transferi (kompleks I)
![Page 48: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/48.jpg)
ò ATP-sentazın inhibisyonu
Oligomisin Fo ve CFo ünitelerinin inhibisyonu
Venturisidin
Disiklohekzilkarbodiimid (DCCD) : Fo ve CFo ‘dan proton akışının engellenmesi
Oksidatif fosforilasyonun inhibisyonu
![Page 49: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/49.jpg)
Kahverengi yağ doku mitokondrilerinin iç membranında yer alan bir integral membran proteini olan termogenin (UCP, eşlenmemiş protein) doğal bir ayırıcıdır. Termogenin, protonların membranlar arası boşluktan matrikse ATP sentaz kompleksinden geçmeden dönmesi için bir yol sağlar. Protonların bu kısa turunun sonucu olarak oksidasyon enerjisi ATP oluşması suretiyle tutulmaz; ısı olarak dağılır ve bu ısı da vücut sıcaklığını sürdürür Kenetlenmenin bozulduğu fizyolojik durumlar, kış uykusundan uyanan hayvanlar, soğuk havaya uyum sağlamış memeliler ve kahverengi yağ dokunun mitokondrilerinde görülür
Oksidatif fosforilasyonun inhibisyonu
![Page 50: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/50.jpg)
İyonoforlar, spesifik katyonlarla kompleks oluşturabilen ve bu yolla biyolojik membranlardan transportunu kolaylaştıran, lipofilik karakterde moleküllerdir. İyonoforlar, eşlenmeyi bozarak ATP sentezini inhibe ederler. Bir iyonofor olan valinomisin, mitokondriyal membrandan K+ geçişini kolaylaştırarak mitokondri iç ve dıştaki membran potansiyelini değiştirir. Gramisidin A ve nigerisin gibi bir grup antibiyotik de K+ iyonları için iyonofordurlar, ancak beraberinde H+ iyonlarını da etkilerler. Hem valinomisin hem de nigerisin beraber bulunduğunda hem membran potansiyeli hem de pH gradienti bozulduğundan ATP sentezi tamamen inhibe olur
Oksidatif fosforilasyonun inhibisyonu
![Page 51: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/51.jpg)
Mekik Sistemler
ò Mitokondri iç membranı NADH’a geçirgen değildir
ò Iç membranda NADH için özel bir taşıyıcı yoktur
![Page 52: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/52.jpg)
ò Sitozolde glikolizden gelen NADH’ın, solunum zinciri ile tekrar NAD+ ya oksitlenmesi nasıl gerçekleşir?
![Page 53: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/53.jpg)
ò Sitozolik NADH’ın mitokondrideki oksidasyonu için mekik sistemleri gerekir
ò Indirgeyici ekivalanlar mitokondri iç membranından geçemez
ò Özel mekik sistemleri dolaylı olarak indirgeyici eşdeğerleri sitozolik NADH’tan mitokondriye taşır
![Page 54: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/54.jpg)
Malat-Aspartat Mekik Sistemi
ò Karaciğer, Kalp, Böbrek mitokondrisinde aktif
ò Sitozolik malat dehidrogenaz (NAD+ bağımlı)
ò Mitokondriyel malat dehidrogenaz (FAD+ bağımlı)
ò Bu mekik sistemi ile NADH’tan, ETS ve en son oksijene aktarılan elektron çifti ile 2.5 ATP elde edilir.
![Page 55: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/55.jpg)
Gliserol-3-fosfat mekik sistemi
ò Sitozolik gliserol-3-fosfat dh (NAD+ bağımlı)
ò Mitokondri iç membranının dış yüzeyine bağlı gliserol-3-fosfat dh (FAD+ bağımlı)
ò Bu mekik, NADH’tan indirgeyici eşdeğerleri ubikinon aracılığı ile kompleks III’e aktarır. kompleks I’I atlar.
ò NADH’tan bir elektron çifti başına 1.5 ATP sentezlenir.
![Page 56: Biyolojik Oksidasyon - Ankara Üniversitesi...ò Sitokrom c, iç membranın dış yüzeyinde yer alır, suda çözünen tek sitokromdur, mitokondriden kolayca ayrılabilir ò Diğer](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060810/608eaaea64abef32ff228e91/html5/thumbnails/56.jpg)
Kaynaklar
ò Lippincott’s Biochemistry
ò Harper’s Biochemistry