HC 1 – 2
Oxidatieve fosforylering:
Redoxreacties bestaan uit een oxidator en een reductor, de half reacties komen niet
afzonderlijk voor. In een elektrochemische cel kan een stroom gemeten worden, deze kan
negatief (geoxideerde vorm heeft kleinere affiniteit voor e - dan H+) of positief (geoxideerde
vorm heeft hogere affiniteit voor e- dan H+) zijn. De redoxreactie tussen Zn2+ en H2 wordt
gebruikt als referentie. ∆G0’ = - nF∆E’0 met ∆G0’ de Gibbs vrije energie (energie die
beschikbaar is voor reactie), n is aantal elektronen, F is constante van Faraday en ∆E’0 is het
spanningsverschil.
Tijdens de stofwisseling maak je via een redoxreactie NADH uit NAD+. De protonen in water
zijn heel flexibel en kunnen makkelijk aan een reductor binden of loslaten van een oxidator.
De elektronentransportketen bestaat uit verschillende complexen, uiteindelijk wordt de
energie uit NADH naar ADP gebracht en ATP gevormd.
Het eerste complex is een NADH-Q oxidoreductase, NADH geeft zijn elektron af aan
FMN en wordt gereduceerd m.b.v. twee elektronen en twee protonen. Vervolgens
gaan de elektronen naar de ijzer-zwavelclusters, dit zijn ijzer en zwavel atomen die
met cysteïnes verbonden zijn (minimaal twee ijzeratomen). Uit de ijzer-zwavelclusters
gaan de twee elektronen met twee protonen naar ubiquinone (Q), dan ontstaat QH 2. Q
en QH2 zitten in de membraan, en er heerst een evenwicht.
Het derde complex heet Q-Cytochroom C oxidoreductase en zorgt ervoor dat de
elektronen via een heem groep worden doorgegeven aan cytochroom c. cytochroom c
kan slechts één elektron opnemen, het andere elektron van QH 2 wordt op een Q
molecuul gezet, dit is een radicaal. Hierna gebeurt precies hetzelfde alleen wordt het
tweede elektron samen met twee protonen op het radicaal gezet, hierdoor ontstaat een
nieuw QH2. Dit proces heet de Q cyclus, het doel is om naar een elektronendrager te
gaan die maar één elektron draagt.
Het vierde complex heet Cytochroom C oxidase (C), het oxideert zuurstof tot water. In
dit complex zitten twee heemgroepen (één zit met dichtbij een kopergroep) zodat
zuurstof makkelijk gebonden kan worden. De kopergroep en de heemgroep worden
gereduceerd, hierna binden twee zuurstoffen tussen en neemt de elektronen op. Een
volgend C zorgt voor de verbreking van de peroxide binding en met twee keer twee
protonen worden twee watermoleculen gevormd.
Het tweede complex wordt gebruikt om FADH2 te reduceren, vervolgens gaat het door
naar complex drie en vier. FADH2 komt niet los voor in de cel maar zit vast aan
verschillende vormen van complex twee.
Het doel van deze reductie reacties is een
protonen gradiënt aanleggen tussen de twee
membranen. Dit wordt gedaan op twee
manieren: (1) tijdens de overdracht van
elektronen komen er protonen mee en worden
afgegeven aan de andere kant van het
membraan, Q + H2 (in mitochondrion) QH2
(in membraan) Q + H2 (tussen membranen).
(2) Een proton wordt opgenomen door een
pomp, door een conformatie verandering (door verplaatsen van Q in complex 1) wordt het
proton naar de andere kant gebracht. Per NADH molecuul worden er tien protonen naar
buiten gepompt (resp. 4, 4 en 2). Een ADP molecuul wordt samen met een fosfaatgroep en
een proton omgevormd tot een ATP molecuul en water. Het enzym wat dit doet bestaat uit
drie subunits, de γ subunit kan draaien en kunnen de drie α subunits in drie conformaties
vormen. Tight (vorming van ATP), open (ATP loslaten, ADP en P i binden) en loose
Oxidatieve fosforylering:
Redoxreacties bestaan uit een oxidator en een reductor, de half reacties komen niet
afzonderlijk voor. In een elektrochemische cel kan een stroom gemeten worden, deze kan
negatief (geoxideerde vorm heeft kleinere affiniteit voor e - dan H+) of positief (geoxideerde
vorm heeft hogere affiniteit voor e- dan H+) zijn. De redoxreactie tussen Zn2+ en H2 wordt
gebruikt als referentie. ∆G0’ = - nF∆E’0 met ∆G0’ de Gibbs vrije energie (energie die
beschikbaar is voor reactie), n is aantal elektronen, F is constante van Faraday en ∆E’0 is het
spanningsverschil.
Tijdens de stofwisseling maak je via een redoxreactie NADH uit NAD+. De protonen in water
zijn heel flexibel en kunnen makkelijk aan een reductor binden of loslaten van een oxidator.
De elektronentransportketen bestaat uit verschillende complexen, uiteindelijk wordt de
energie uit NADH naar ADP gebracht en ATP gevormd.
Het eerste complex is een NADH-Q oxidoreductase, NADH geeft zijn elektron af aan
FMN en wordt gereduceerd m.b.v. twee elektronen en twee protonen. Vervolgens
gaan de elektronen naar de ijzer-zwavelclusters, dit zijn ijzer en zwavel atomen die
met cysteïnes verbonden zijn (minimaal twee ijzeratomen). Uit de ijzer-zwavelclusters
gaan de twee elektronen met twee protonen naar ubiquinone (Q), dan ontstaat QH 2. Q
en QH2 zitten in de membraan, en er heerst een evenwicht.
Het derde complex heet Q-Cytochroom C oxidoreductase en zorgt ervoor dat de
elektronen via een heem groep worden doorgegeven aan cytochroom c. cytochroom c
kan slechts één elektron opnemen, het andere elektron van QH 2 wordt op een Q
molecuul gezet, dit is een radicaal. Hierna gebeurt precies hetzelfde alleen wordt het
tweede elektron samen met twee protonen op het radicaal gezet, hierdoor ontstaat een
nieuw QH2. Dit proces heet de Q cyclus, het doel is om naar een elektronendrager te
gaan die maar één elektron draagt.
Het vierde complex heet Cytochroom C oxidase (C), het oxideert zuurstof tot water. In
dit complex zitten twee heemgroepen (één zit met dichtbij een kopergroep) zodat
zuurstof makkelijk gebonden kan worden. De kopergroep en de heemgroep worden
gereduceerd, hierna binden twee zuurstoffen tussen en neemt de elektronen op. Een
volgend C zorgt voor de verbreking van de peroxide binding en met twee keer twee
protonen worden twee watermoleculen gevormd.
Het tweede complex wordt gebruikt om FADH2 te reduceren, vervolgens gaat het door
naar complex drie en vier. FADH2 komt niet los voor in de cel maar zit vast aan
verschillende vormen van complex twee.
Het doel van deze reductie reacties is een
protonen gradiënt aanleggen tussen de twee
membranen. Dit wordt gedaan op twee
manieren: (1) tijdens de overdracht van
elektronen komen er protonen mee en worden
afgegeven aan de andere kant van het
membraan, Q + H2 (in mitochondrion) QH2
(in membraan) Q + H2 (tussen membranen).
(2) Een proton wordt opgenomen door een
pomp, door een conformatie verandering (door verplaatsen van Q in complex 1) wordt het
proton naar de andere kant gebracht. Per NADH molecuul worden er tien protonen naar
buiten gepompt (resp. 4, 4 en 2). Een ADP molecuul wordt samen met een fosfaatgroep en
een proton omgevormd tot een ATP molecuul en water. Het enzym wat dit doet bestaat uit
drie subunits, de γ subunit kan draaien en kunnen de drie α subunits in drie conformaties
vormen. Tight (vorming van ATP), open (ATP loslaten, ADP en P i binden) en loose
