1 / 33

Chemismotický tok protonů

Chemismotický tok protonů. BEN - chemi. 4.ročník - bioenergetika. Centrální koncept bioenergetiky. BEN - chemi. Otevřený obvod. BEN - chemi. Nulový proud Maximální napětí (potenciál). Uzavřený obvod. BEN - chemi. průchod proudu = dýchání konání užitečné práce = syntéza ATP.

amber
Download Presentation

Chemismotický tok protonů

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Chemismotický tok protonů BEN - chemi 4.ročník - bioenergetika

  2. Centrální koncept bioenergetiky BEN - chemi

  3. Otevřený obvod BEN - chemi • Nulový proud • Maximální napětí (potenciál)

  4. Uzavřený obvod BEN - chemi • průchod proudu = dýchání • konání užitečné práce = syntéza ATP

  5. Zkratovaný obvod BEN - chemi • rozptyl energie ve formě tepla • nízký potenciál x nejintezivnější dýchání

  6. Respirační řetězec MTCH BEN - chemi

  7. Rozdělení p na pH a  • Faktory při ustavení protonového gradientu na membráně: • a) nízká elektrická kapacita MTCh membrány • * přenos 1nmol H+ potenciál 200mV • b) pufrovací kapacita matrix • * cca 20nmol H+ na mg proteinu na jednotku pH • * ztráta 1nmol H+ nárůst pH pouze o 0,05 jedn. • Vliv permeabilních látek: • Kationty – redistribuce  na pH (průchod K+ snižuje p a to je kompenzováno dalším přenosem H+ = zvýšení gradientu pH) • Slabé kyseliny – zrušení pH gradientu a obnovení  • * může vést k bobtnání MTCH x neprobíhá v přítomnosti Ca2+ a Pi BEN - chemi

  8. Rozdělení p na pH a  BEN - chemi Zvýšení podílu pH po přidání K+ a ionoforu

  9. Určení stechiometrie H+/0 Extrapolace na hodnotu bez průsaku H+ membránou během aerobní fáze BEN - chemi Pulsní kyslíková metoda: přídavek malého množství O2 k anaerobní suspenzi MTCH – sledování změny pH rychlou elektrodou

  10. Stechiometrie H+/ATP Stechiometrie H+/ATP - přímo ze struktury F1.F0 ATP synthasy * na 1 otočku katalytické jednotky F1 3 moly ATP * rotor poháněný H+ vyžaduje 10-14 H+ na 1 otočku tj. odhad poměru 3,3 - 4,7 H+/ ATP - musí souhlasit s TD výpočty z G a p: * exp.hodnoty p ~ 170-200mV odpovídají poměru 3-4 Podmínka shody mezi stechiometrií dýchacího řetězce, ATP syntézy a celkové stechiometrie ATP synthesy: ATP/ 2e- = { H+/2e-}{ H+/ATP } ATP/ O = {H+/O }{ H+/ATP } …. O2 jako finální akceptor BEN - chemi

  11. Respirační kontrola transportu H+ „Protonový proud“ JH+ = {O/t}{ H+/0 } * přímá úměrnost spotřebě kyslíku * pohodlné určení kyslíkovou elektrodou (Clark ) * jednoduchý model sledování respirační kontroly Podle inkubačních podmínek můžeme sledovat: a) transport substrátu přes membránu b) aktivitu dehydrogenasy pro přísl. substrát c) aktivitu dýchacího řetězce d) transport adeninových nukleotidů e) aktivitu ATP synthasy f) permeabilitu membrány pro H+ BEN - chemi

  12. Protonový proud a respirační kontrola • Inhibice transportního proteinu ( pro sukcinát) b) Inhibice dehydrogenasy c) Inhibice dýchacího řetězce BEN - chemi

  13. Protonový proud a respirační kontrola 2 d) Inhibice transportu adeninových nukleotidů e) Inhibice ATP synthasy BEN - chemi

  14. Respirační stavy MTCh • Konvence sledu respiračních stavů MTCH • (typický experiment): • stav 1: pouze MTCH ( v přítomnosti Pi) • stav 2: přídavek substrátu (nízká respirace – málo ADP) • stav 3: přídavek ADP (rychlá respirace) • stav 4: konec přeměny ADP na ATP (zpomalení respirace) • stav 5: anoxie • (dnes se běžně používají pouze označení stav 3 a 4) BEN - chemi

  15. Respirační stavy a poměr P/O p BEN - chemi

  16. Protonová vodivost Protonová konduktance membrányCM H+ = JH+ /p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4– oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 02 min-1mg-1, p = 220mV, H+/O = 6 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O2 BEN - chemi

  17. Protonová vodivost Protonová konduktance membrányCM H+ = JH+ /p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4– oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 02 min-1mg-1, p = 220mV, H+/O = 6 JH+ = 15 x 6 = 90 nmol H+ min-1 mg-1 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O2 BEN - chemi

  18. Protonová vodivost Protonová konduktance membrányCM H+ = JH+ /p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4– oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 02 min-1mg-1, p = 220mV, H+/O = 6 JH+ = 15 x 6 = 90 nmol H+ min-1 mg-1 CMH+ = 90/220 = 0,41 nmol H+ min-1 mg-1 mV-1 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O2 BEN - chemi

  19. Protonová vodivost Protonová konduktance membrányCM H+ = JH+ /p * ústřední parametr chování daného MTCh preparátu Příklad: jaterní MTCh ve stavu 4– oxidace sukcinátu 1) Typické hodnoty: 15 nmol 02 min-1mg-1, p = 220mV, H+/O = 6 JH+ = 15 x 6 = 90 nmol H+ min-1 mg-1 CMH+ = 90/220 = 0,41 nmol H+ min-1 mg-1 mV-1 2) Po přidání ionoforu FCCP - pokles p na 40mV, nárůst respirace na 100nmol O2 J H+ = 100 x 6 = 600 nmol H+ min-1 mg-1 C MH+ = 600/40 = 15 nmol H+ min-1 mg-1 mV-1 BEN - chemi

  20. Hnědá tuková tkáň Svalová termogeneze A) třesová B) netřesová (non-shivering) * tetanické stahy svalů (včely, čmeláci) * plíce soba – spalování tuků * hnědá tuková tkáň (0.5% hmotnosti x 10-nás. respirace) * hibernace (malí a velcí savci) * novorozenci (termoregulace) * dospělý člověk BEN - chemi

  21. Zimní spánek a hnědá tuková tkáň BEN - chemi

  22. BAT (hnědá tuková tkáň)

  23. Fyziologická kontrola hnědé tkáně BEN - chemi • UCP • uncoupling protein • změna konformace po vazbě mastné kys. • vysoká koncentrace po narození • lze indukovat adaptací na chlad nebo přejídáním

  24. Fyziologická kontrola hnědé tkáně BEN - chemi Reakční cela se třemi elektrodami pro měření , respirace, JH+ a CMH+

  25. Fyziologická kontrola BAT BEN - chemi Funkce UCP1

  26. Fyziologická kontrola BAT BEN - chemi Hypotetická role UCP2 a UCP3: obrana proti ROS

  27. Přehled významu UCP BEN - chemi

  28. Bazální průsak protonů Mechanismus: - není vázán na přítomnost nějakého specifického proteinu - nesouvisí s fosfolipidovým složením membrány - pravděpodobný průsak na spojích mezi proteiny a lipidy ? Fyziologický význam: - bazální metabolismus svalové tkáně - průsak je nejvyšší při vysokém p * mohl se vyvinout jako mechanismus limitující max. napětí * omezení vzniku ROS a oxidativního poškození ? BEN - chemi

  29. Celkové parametry přeměny energie Koeficient respirační kontroly - empirický parametr ~integrita MTCH - poměr respirace při max. a nulové syntéze ATP (typicky 3-15) - u baktérii nízká respirační kontrola Koeficient P/O = mol ATP na 2e- proteklé určitou částí řetězce - pokud je použit jiný terminální akceptor – koef. P/2e- - měřeno po malém přídavku ADP k MTCH ve stavu 4 - je výsledkem hodnot H+/2e- a H+/ATP pro daný substrát a zúčastněné respirační komplexy Přibližné hodnoty: NADH-O2 P/O = 2,5 sukcinát-O2 P/O = 1,5 BEN - chemi

  30. Uměle vyvolaná protonmotivní síla BEN - chemi • Experiment „kyselé lázně“: • Inkubace thylakoidů ve tmě a pH 4 • Přenos do pH 8 • Syntéza ATP ! • Považováno za důkaz že pH je schopno pohánět syntézu ATP • x uplatňuje se i  (permeabilita pro sukcinát a tvorba difúzního potenciálu)

  31. Princip „kyselé lázně“ - Pro podobný experiment s MTCH nebo bakteriemi je potřeba ionofor pro kompenzaci náboje BEN - chemi

  32. Rekonstituce protonového obvodu světlem-poháněna protonová pumpa BEN - chemi

  33. Příště: „Dýchací řetězec“ BEN - chemi

More Related