ATP. Slajd 1. Slajd rok Nagroda Nobla: P.D. Boyer (USA), J.E. Walker (GB) i J.C. Skou (D) Slajd 3. BIOENERGETYKA KOMÓRKI oddychanie i energia

Transkrypt

1 Slajd 1 BIOENERGETYKA KOMÓRKI oddychanie i energia WYKŁAD 6. Agnieszka Zembroń-Łacny 1. cukry, lipidy, aminokwasy 2. mitochondria 3. energia chemiczna (ATP) Slajd rok Nagroda Nobla: P.D. Boyer (USA), J.E. Walker (GB) i J.C. Skou (D) za badania procesów leżących u podstaw komórkowych przemian energetycznych, związanych z biosyntezą i wykorzystaniem ATP Slajd 3 ATP adenozynotrifosforan hydroliza adenina ryboza grupy fosforanowe ATP + H 2 O ADP + P i ADP + H 2 O AMP + P i ADP + ADP ATP + AMP (reakcja Lohmann a)

2 Slajd 4 ATP łączy reakcje egzoergiczne z endoergicznymi reakcje egzoergiczne np. glikoliza ADP+ P i ATP reakcja endoergiczne np. synteza białka Slajd 5 Układy generujące energię TLENOWE BEZTLENOWE Cykl kwasu cytrynowego (cykl Krebsa) Łańcuch oddechowy (fosforylacja oksydacyjna) Układ fosfagenowy (reakcja kinazy kreatynowej) Układ glikolitycznomleczanowy (reakcja dehydrogenazy mleczanowej) Reakcja kinazy adenylowej (znaczenie regulacyjne, nie energetyczne)! reakcja Lohmann a Slajd 6 WĘGLOWODANY TŁUSZCZE BIAŁKA Trawienie i wchłanianie glukoza Katabolizm kwasy tłuszczowe aminokwasy Acetylo-CoA GTP Cykl Krebsa 2CO 2 (4) 2H + + 2e - ATP

3 Slajd 7 CYKL KREBSA centrum komunikacyjne komórki Slajd 8 Jabłczan Acetylo-CoA CYKL KREBSA Fumaran Szczawiooctan Bursztynian Łańcuch oddechowy Cytrynian Co-A (koenzym A) GTP Bursztynylo-CoA -Ketoglutaran Izocytrynian 1. Syntaza cytrynianowa 2. Akonitaza 3. Dehydrogenaza izocytrynianowa 4. Kompleks dehydrogenazy - ketoglutaranowej 5. Syntetaza bursztynylo-coa 6. Dehydrogenaza bursztynianowa 7. Hydrataza fumaranowa 8. Dehydrogenaza jabłczanowa Slajd 9 Funkcje cyklu Krebsa: Dostarcza równoważników redukujących NADH i FADH 2 zamienianych na energię magazynowaną w ATP w łańcuchu oddechowym Dostarcza energii w postaci GTP Dostarcza ważnych prekursorów do syntezy innych cząsteczek

4 Slajd 10 Tymczasowe przenośniki energii, elektronów i protonów H + NAD + dinukleotyd nikotynamidoadeninowy NAD + NADH FAD dinukleotyd flawinoadeninowy FAD FADH 2 Zysk netto glikoliza i cykl Krebsa: 6 NADH + 2FADH 2 oraz 4 cząsteczki ATP Slajd 11 FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA Synteza ATP z ADP jest sprzężona z reakcjami redoks! Slajd 12 FOSFORYLACJA OKSYDACYJNA SIŁA ELEKTRO-MOTORYCZNA Przenoszenie elektronów w reakcjach redoks SIŁA PROTONO-MOTORYCZNA (gradient ph i transbłonowy potencjał elektryczny) GRADIENT PRZENOSZENIA FOSFORANÓW TWORZENIE GRADIENTU PROTONÓW SYNTEZA ATP

5 Slajd 13 Zdjęcie z mikroskopu elektronowego pokazujące mitochondria hepatocytów: - dwie błony otaczają każde mitochondrium - błona wewnętrzna tworzy wypustki do wnętrza mitochondrium. przestrzeń międzybłonowa błona wewnętrzna błona zewnętrzna matriks Slajd 14 ŁAŃCUCH ODDECHOWY spiętrzanie protonów Slajd 15 Pirogronian -Ketoglutaran 3-Hydroksymaślan 3-Hydroksyacylo-CoA Jabłczan Izocytrynian Lipoamid-H2 Bursztynian Składniki łańcucha oddechowego: I. Dehydrogenaza NADH (ubichinon): 1 FMN, 2Fe 2S 2, 4-5 Fe 4S 4 II. Dehydrogenaza bursztynianowa: Acylo-CoA -Glicerolofosforan Dihydroorotan Cholina Fumaran Cytochrom c (zawiera hem) III. 1 FAD, 1 Fe 2S 2, 1 Fe 4S 4, 1 Fe 3S 4 Reduktaza ubichinol-cytochrom c: 2 Fe 2S 2, 2 Hem b, 1 Hem c 1 IV. Oksydaza cytochormu c: 3 Cu, 1 Zn, 1 Hem a, 1 Hem a 3 V. Syntaza ATP transportująca H + EFT flawoproteina przenosząca elektrony przepływ elektronów przepływ protonów

6 Slajd 16 Dehydrogenaza NADH: Slajd 17 Organizacja łańcucha oddechowego: Cytochrom c cykl Krebsa -oksydacja Slajd 18 ANIMACJA ŁAŃCUCH ODDECHOWY

7 Slajd 19 Syntaza ATP wytwarzanie energii matrix Podjednostkę F 1 buduje pięć rodzajów łańcuchów polipeptydowych: 3, 3, γ, δ, ε Podjednostka F 0 jest segmentem hydrofobowym zakotwiczonym w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. przestrzeń międzybłonowa Slajd 20 ANIMACJA działanie syntazy ATP Slajd 21 Na czym polega oddychanie? Na czym polega teoria konformacyjna syntezy ATP?

8 Slajd 22 Translokaza ATP stanowi około 14% białek wewnętrznej błony mitochondrialnej umożliwia wyjście ATP z matrix i wejście ADP do mitochondriów Slajd 23 Powysiłkowa nadwyżka tlenu EPOC (ang. Excess Post-exercise Oxygen Consumption), dawniej dług tlenowy Slajd 24 UKŁAD FOSFAGENOWY: FOSFOKREATYNA + ADP KREATYNA + ATP FOSFAGENY, to bogato-energetyczne związki obecne w mięśniach: FOSFOKREATYNA - kręgowce FOSFOARGININA - bezkręgowce

9 Slajd 25 UKŁAD FOSFAGENOWY: WYPOCZYNEK kinaza + kreatyna fosfokreatyna kreatynowa PRACA fosfokreatyna kreatyna kinaza kreatynowa ATPaza miozynowa ATPazaCa 2+ ATPazaNa + K + Slajd 26 Zawartość ATP i fosfokreatyny w mięśniach: Rodzaj mięśnia ATP mmol/kg Fosfokreatyna mmol/kg Szkieletowy Sercowy Gładki Slajd 27 UKŁAD GLIKOLITYCZNO-MLECZANOWY Glikoliza glukoza 2 NAD + 2 NADH + 2 ATP 2 pirogronian Dehydrogenaza mleczanowa LDH 2 mleczan

10 Slajd 28 Reakcja katalizowana przez kinazę adenylową (miokinaza): ADP + ADP ATP + AMP Tworzący się w reakcji AMP sygnalizuje stan niskiej energii! AMP jest regulatorem allosterycznym kinazy zależnej od AMP (AMPK)! Slajd 29 Wytwarzanie AMP w spoczynku i podczas wysiłku fizycznego: 2 ADP ATP AMP Spoczynek 1,0 mm 5 mm 0,2 mm Wysiłek 1,5 mm 4 mm 0,8 mm Slajd 30 WYSIŁEK AMP aktywacja AMPK metaboliczny wskaźnik paliwa lub czujnik energii

11 Slajd 31 TRENING/POWTARZANE SKURCZE MIĘŚNI AMP/ATP LKB1 KALMODULINA Ca 2+ AMPK KALCYNEURYNA CaMKs p38mapk? PGC-1 MEF2 TRANSFORMACJA WŁÓKIEN MIĘŚNIOWYCH BIOGENEZA MITOCHONDRIÓW EKSPRESJA BIAŁEK GLUT4 Slajd 32 Porównanie przemian tlenowych i beztlenowych: Wysiłek tlenowy (aerobowy) Wysiłek beztlenowy (anaerobowy) ATP / glukoza maksymalna szybkość resyntezy 0,5 1,5 ATP mmol. kg -1. s -1 rodzaj wysiłku maksymalny lub umiarkowany, >1 min maksymalny 7 s do 1 min Slajd 33 Tabela 3. Klasyfikacja wysiłków fizycznych oraz ich zaopatrzenia energetycznego w zależności od czasu trwania pracy fizycznej

12 Slajd 34 LITERATURA DO WYKŁADU Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. (tłumaczenie Kokot F i wsp.). Biochemia Harpera ilustrowana. Wyd. Lekarskie PZWL 2006 Koolman J, Röhm KH. (tłumaczenie Węglarz L, Wilczok T). Biochemia ilustrowany przewodnik. Wyd. Lekarskie PZWL 2006 Berg JM, Tymoczko, Stryer L. Biochemia, Wyd. Naukowe PWN 2008 Slajd 35 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ! Slajd 36