biochemie: hoofdstuk 7 elektronentransport en oxidatieve fosforylatie
1) inleiding: de mitochondriën
oxidatieve fosforylering (=eindstadium energiemetabolisme) speelt zich af in de mitochondriën
1.1 algemene opbouw
▪ 2 membranen
▪ eigen DNA en RNA
▪ compleet transcriptie-translatiecomplex
inclusief ribosomen
▪ zijn erg mobiele organellen die van plaats
en vorm veranderen
→ lange bewegende ketens die zich associëren met microtubuli
→ op vaste plaats die veel ATP nodig heeft zoals in de spier en spermastaart
1.2 welbepaalde enzymen in welbepaalde compartimenten
▪ buitenste mitochondriale membraan bevat porine: vormt grote waterige kanalen dwars
door de lipidedubbellaag dat als een zeef werkt → maakt de intermembranaire ruimte
equivalent met cytosol qua kleine moleculen (5000 kDa)
▪ binnenste mitochondriale membraan: ondoorlaatbaar, plaats van elektrontransport en
pompen van protonen, bevat ATP-synthase en transporteiwitten
→ plooien die uitsteken in matrix = cristae
▪ matrix: honderden soorten enzymen die zorgen voor oxidatie van pyruvaat en vetzuren en
Krebscyclus, bevat DNA en RNA, ribosomen, tRNA en eiwitten voor genexpressie
1.3 principe van mitochondriale ATP-productie
bestaat uit 2 met elkaar verbonden stadia:
1. elektrontransportketen: elektronen langs
carriermoleculen doorgegeven en dit stelt
energie vrij om pompen van protonen aan te
drijven → elektrochemische gradiënt
2. protonen vloeien terug met elektrochemische
gradiënt mee door ATP-synthase, dat de vorming
van ATP door ADP en P katalyseert
= chemiosmotische koppeling (vorming van chemische bindingen en membraantransport)
elektronen worden aangevoerd door NADH en FADH, afkomstig van de Krebscyclus
laatste acceptor van elektronen is O2, tot de vorming van water
, biochemie: hoofdstuk 7 elektronentransport en oxidatieve fosforylatie
1.4 gelijkenis tussen mitochondriën en batterijen
batterij: aangedreven door elektrontransfer, wanneer het gekoppeld is aan een pomp kan de
energie die vrijgesteld wordt, gebruikt worden om arbeid te verrichten bij de pomp
mitochondriën: energetisch gunstig elektronentransfer pompt protonen naar buiten
actief pompen van protonen (naar buiten/intermembranaire ruimte) heeft 2 gevolgen:
▪ protongradiënt: pH van matrix is 8 en pH van intermembranaire ruimte is 7
▪ membraanpotentiaal: binnenkant/matrix is negatief, buitenkant positief
→ steile elektrochemische gradiënt die het energetisch gunstig maakt dat protonen terugvloeien
door de membraan (naar binnen/matrix)
elektronen van NADH zijn energierijk:
→ verbreken van resonantiestabilisatie
nicotinamidering: dubbele bindingen zorgen voor
resonantiestabilisatie waardoor de elektronen
kunnen verspringen = heel laag niveau van energie
hybride-ion daaraan binden zorgt ervoor dat die
resonantiestabilisatie verbroken wordt
➔ hoger niveau van vrije energie dus elektronen heel energierijk
2) welk pad volgen de elektronen = elektrontransportketen
2.1 werking
elektrontransportketen bestaat uit 4 complexen:
1. elektronen van NADH afgegeven aan complex I
2. ubiquinon (Q) is lipofiel en zit in lipidenlaag en
zet elektronen van I naar III
3. cytochroom C zet elektronen af aan complex IV
4. e- binden aan zuurstof met vorming van water
2e pad mogelijk: vanaf complex II
verspringen van elektronen drijft pompen van protonen aan → per 2 elektronen gaan er:
▪ in complex I: 4 protonen
▪ in complex III: 4 protonen
▪ in complex IV: 2 protonen
membraanpotentiaal wordt aangelegd door protonengradiënt: werking van ATP-synthase heeft
te maken met chemische gradiënt en potentiaalverschil!
1) inleiding: de mitochondriën
oxidatieve fosforylering (=eindstadium energiemetabolisme) speelt zich af in de mitochondriën
1.1 algemene opbouw
▪ 2 membranen
▪ eigen DNA en RNA
▪ compleet transcriptie-translatiecomplex
inclusief ribosomen
▪ zijn erg mobiele organellen die van plaats
en vorm veranderen
→ lange bewegende ketens die zich associëren met microtubuli
→ op vaste plaats die veel ATP nodig heeft zoals in de spier en spermastaart
1.2 welbepaalde enzymen in welbepaalde compartimenten
▪ buitenste mitochondriale membraan bevat porine: vormt grote waterige kanalen dwars
door de lipidedubbellaag dat als een zeef werkt → maakt de intermembranaire ruimte
equivalent met cytosol qua kleine moleculen (5000 kDa)
▪ binnenste mitochondriale membraan: ondoorlaatbaar, plaats van elektrontransport en
pompen van protonen, bevat ATP-synthase en transporteiwitten
→ plooien die uitsteken in matrix = cristae
▪ matrix: honderden soorten enzymen die zorgen voor oxidatie van pyruvaat en vetzuren en
Krebscyclus, bevat DNA en RNA, ribosomen, tRNA en eiwitten voor genexpressie
1.3 principe van mitochondriale ATP-productie
bestaat uit 2 met elkaar verbonden stadia:
1. elektrontransportketen: elektronen langs
carriermoleculen doorgegeven en dit stelt
energie vrij om pompen van protonen aan te
drijven → elektrochemische gradiënt
2. protonen vloeien terug met elektrochemische
gradiënt mee door ATP-synthase, dat de vorming
van ATP door ADP en P katalyseert
= chemiosmotische koppeling (vorming van chemische bindingen en membraantransport)
elektronen worden aangevoerd door NADH en FADH, afkomstig van de Krebscyclus
laatste acceptor van elektronen is O2, tot de vorming van water
, biochemie: hoofdstuk 7 elektronentransport en oxidatieve fosforylatie
1.4 gelijkenis tussen mitochondriën en batterijen
batterij: aangedreven door elektrontransfer, wanneer het gekoppeld is aan een pomp kan de
energie die vrijgesteld wordt, gebruikt worden om arbeid te verrichten bij de pomp
mitochondriën: energetisch gunstig elektronentransfer pompt protonen naar buiten
actief pompen van protonen (naar buiten/intermembranaire ruimte) heeft 2 gevolgen:
▪ protongradiënt: pH van matrix is 8 en pH van intermembranaire ruimte is 7
▪ membraanpotentiaal: binnenkant/matrix is negatief, buitenkant positief
→ steile elektrochemische gradiënt die het energetisch gunstig maakt dat protonen terugvloeien
door de membraan (naar binnen/matrix)
elektronen van NADH zijn energierijk:
→ verbreken van resonantiestabilisatie
nicotinamidering: dubbele bindingen zorgen voor
resonantiestabilisatie waardoor de elektronen
kunnen verspringen = heel laag niveau van energie
hybride-ion daaraan binden zorgt ervoor dat die
resonantiestabilisatie verbroken wordt
➔ hoger niveau van vrije energie dus elektronen heel energierijk
2) welk pad volgen de elektronen = elektrontransportketen
2.1 werking
elektrontransportketen bestaat uit 4 complexen:
1. elektronen van NADH afgegeven aan complex I
2. ubiquinon (Q) is lipofiel en zit in lipidenlaag en
zet elektronen van I naar III
3. cytochroom C zet elektronen af aan complex IV
4. e- binden aan zuurstof met vorming van water
2e pad mogelijk: vanaf complex II
verspringen van elektronen drijft pompen van protonen aan → per 2 elektronen gaan er:
▪ in complex I: 4 protonen
▪ in complex III: 4 protonen
▪ in complex IV: 2 protonen
membraanpotentiaal wordt aangelegd door protonengradiënt: werking van ATP-synthase heeft
te maken met chemische gradiënt en potentiaalverschil!
