Oxidatieve fosforylatie
Inleiding
Nood aan ATP regeneratie is de hoeveelheid ATP vereist per dag
o Een man van 70 kg heeft voor dagdagelijkse bezigheden 83 kg ATP nodig
→ elke ATP molecule wordt ongeveer 300 keer geregenereerd
Hoofdzakelijk via oxidatieve fosforylatie in mitochondriën
Oxidatieve fosforylatie begint met transport van elektronen (op NADH en FADH 2) naar O2
o We moeten naar het binnenste membraan van de mitochondria
Impermeabel membraan voor ionen en polaire moleculen
→ transporters nodig voor transport van metabolieten
o 2 NADH moleculen vereist om O-atoom elektronen te geven
O-atoom wordt water en NADH wordt NAD +
NAD+ wordt verder in citroenzuurcyclus gebruikt
o Energie zal vrijkomen bij dit transport
→ energie wordt gebruikt voor de ATP synthese
Moet echter omgezet worden naar een vorm die kan gebruikt worden
Elektronentransportketen zal de vrijgekomen energie gebruiken om protonen naar buiten te
pompen (van matrix naar cytoplasma)
o Geeft een pH-gradiënt en transmembranaire elektrische potentiaal
→ proton-motive force
o Als protonen terug vloeien naar mitochondriale matrix wordt ATP gevormd
Oxidatieve fosforylatie is afhankelijk van
elektronentransport
De redox potentiaal
De neiging van een redox koppel om elektronen op te nemen of af te staan
o Uitgedrukt door oxidatie-reductie potentiaal E’0
Gemeten in biologische standaardcondities
Gerefereerd naar de potentiaal van een H 2 electrode in halfcel opstelling
In 1 cel zit redoxkoppel bij standaardcondities in 2 de cel een
referentiecel (bv: H2-electrode)
de agarbridge zal ervoor zorgen dat elektronen wel, maar eiwitten of oplossingen niet
worden getransporteerd. Een negatieve E’0 geeft een goede electronen donor aan een
positieve waarde geeft een goede electronen acceptor aan
, De E’0 voor een oxidatie-reductie reactie is gelijk aan E ’0elektronen acceptor – E’0electronen donor
o Met behulp van E’0 kan een G’0 bepaald worden
→ ∆ G’0 = −nF ∆ E’0
kJ
Met n = aantal elektronen, F = cte van Faraday = 96,48
molV
We kunnen bepalen wat de ∆ G is voor het transport van één proton
C2
→ ∆ G=RT∗ln + Z∗F∗∆ V ↓ omvormen van ln naar log door
C1
vermenigvuldiging met 2,303
C2
→ 2,303 RT∗log + Z∗F∗∆ V
C1
o Met C1 en C2 zijn concentraties van protonen aan beide zijden van het membraan, Z
is de lading van de getransporteerde molecule en V is membraan potentiaal (0,14V)
Het pH verschil tussen beide compartimenten is gelijk aan 1,4 pH eenheden
−3
2,303∗8,31∗10 kJ kJ
→ ∆ G= ( molK
∗310 K∗1,4 + 1∗96,48
molV
∗0,14 V)( )
21,8 kJ
→ ∆ G=
mol
o Er is 21,8 kJ/mol energie nodig om één proton te transporteren van de matrix naar
de intermembranaire ruimte van het mitochondriale
Energie nodig want transport tegen gradiënt in
Elektronentransportketen
Hoog energetische elektronen worden in de citroenzuurcyclus gevormd in de vorm van
NADH en FADH2
o Geeft zijn elektronen af aan complex 1 of vormt een deel van complex 2
Complex 2 is niet in staat om protonen te transporteren over het membraan
Steeds doorgeven van elektronen aan redoxkoppel met hoger potentiaal
2 elektronencarrier moleculen in membraan
o Ubiquinonen (Q)
Hydrofobe molecule dat 2 protonen kan opnemen
Kan gemakkelijk doorheen het membraan diffunderen
Kent verschillende oxidatietoestanden afhankelijk van lading
o Verder in membraan ligt cytochroom C
Elektrontransfer eiwit met een prosthetische heemgroep
Wateroplosbare molecule, die vrij kan bewegen in intermembranaire
ruimte, met een heemgroep voor 1 elektron transport
Inleiding
Nood aan ATP regeneratie is de hoeveelheid ATP vereist per dag
o Een man van 70 kg heeft voor dagdagelijkse bezigheden 83 kg ATP nodig
→ elke ATP molecule wordt ongeveer 300 keer geregenereerd
Hoofdzakelijk via oxidatieve fosforylatie in mitochondriën
Oxidatieve fosforylatie begint met transport van elektronen (op NADH en FADH 2) naar O2
o We moeten naar het binnenste membraan van de mitochondria
Impermeabel membraan voor ionen en polaire moleculen
→ transporters nodig voor transport van metabolieten
o 2 NADH moleculen vereist om O-atoom elektronen te geven
O-atoom wordt water en NADH wordt NAD +
NAD+ wordt verder in citroenzuurcyclus gebruikt
o Energie zal vrijkomen bij dit transport
→ energie wordt gebruikt voor de ATP synthese
Moet echter omgezet worden naar een vorm die kan gebruikt worden
Elektronentransportketen zal de vrijgekomen energie gebruiken om protonen naar buiten te
pompen (van matrix naar cytoplasma)
o Geeft een pH-gradiënt en transmembranaire elektrische potentiaal
→ proton-motive force
o Als protonen terug vloeien naar mitochondriale matrix wordt ATP gevormd
Oxidatieve fosforylatie is afhankelijk van
elektronentransport
De redox potentiaal
De neiging van een redox koppel om elektronen op te nemen of af te staan
o Uitgedrukt door oxidatie-reductie potentiaal E’0
Gemeten in biologische standaardcondities
Gerefereerd naar de potentiaal van een H 2 electrode in halfcel opstelling
In 1 cel zit redoxkoppel bij standaardcondities in 2 de cel een
referentiecel (bv: H2-electrode)
de agarbridge zal ervoor zorgen dat elektronen wel, maar eiwitten of oplossingen niet
worden getransporteerd. Een negatieve E’0 geeft een goede electronen donor aan een
positieve waarde geeft een goede electronen acceptor aan
, De E’0 voor een oxidatie-reductie reactie is gelijk aan E ’0elektronen acceptor – E’0electronen donor
o Met behulp van E’0 kan een G’0 bepaald worden
→ ∆ G’0 = −nF ∆ E’0
kJ
Met n = aantal elektronen, F = cte van Faraday = 96,48
molV
We kunnen bepalen wat de ∆ G is voor het transport van één proton
C2
→ ∆ G=RT∗ln + Z∗F∗∆ V ↓ omvormen van ln naar log door
C1
vermenigvuldiging met 2,303
C2
→ 2,303 RT∗log + Z∗F∗∆ V
C1
o Met C1 en C2 zijn concentraties van protonen aan beide zijden van het membraan, Z
is de lading van de getransporteerde molecule en V is membraan potentiaal (0,14V)
Het pH verschil tussen beide compartimenten is gelijk aan 1,4 pH eenheden
−3
2,303∗8,31∗10 kJ kJ
→ ∆ G= ( molK
∗310 K∗1,4 + 1∗96,48
molV
∗0,14 V)( )
21,8 kJ
→ ∆ G=
mol
o Er is 21,8 kJ/mol energie nodig om één proton te transporteren van de matrix naar
de intermembranaire ruimte van het mitochondriale
Energie nodig want transport tegen gradiënt in
Elektronentransportketen
Hoog energetische elektronen worden in de citroenzuurcyclus gevormd in de vorm van
NADH en FADH2
o Geeft zijn elektronen af aan complex 1 of vormt een deel van complex 2
Complex 2 is niet in staat om protonen te transporteren over het membraan
Steeds doorgeven van elektronen aan redoxkoppel met hoger potentiaal
2 elektronencarrier moleculen in membraan
o Ubiquinonen (Q)
Hydrofobe molecule dat 2 protonen kan opnemen
Kan gemakkelijk doorheen het membraan diffunderen
Kent verschillende oxidatietoestanden afhankelijk van lading
o Verder in membraan ligt cytochroom C
Elektrontransfer eiwit met een prosthetische heemgroep
Wateroplosbare molecule, die vrij kan bewegen in intermembranaire
ruimte, met een heemgroep voor 1 elektron transport
