Mitokondri ETZ

1. Mitokondri ETZ OKSİDATİF FOSFORİLASYON OC

2. MİTOKONDRİ • Şekilleri (küremsi veya uzun silindirik) ve büyüklükleri (çap: 02-1 μm, uzunlukları: 2-6 μm) farklılıklar gösterir. • Sayıları değişkendir (1-2000).

3. MİTOKONDRİ • Hemen hemen bütün ökaryotik hücrelerde ve ökaryotik mikroorganizmalarda bulunur. • Eritrositlerde, bakterilerde ve yeşil alglerde mitokondri yoktur.

4. MİTOKONDRİ • Hücre içindeki yerleşimleri farklılık gösterir. • Kalp kasında kasılıp gevşemeyi sağlamak için miyofibriller arasında bulunur. • Spermin kuyruk hareketini sağlamak için boyun bölgesine yerleşmiştir.

5. MİTOKONDRİ • Mitokondri çift membranla çevrili bir organeldir. • Çift membran iki mitokondriyal kompartman oluşturur; Membranlar arası alan Matriks

6. MİTOKONDRİ Membranlar arası alan • 40-80 Ao genişliğindedir. • Bazı enzimler bulunur. • Sitozole eşdeğer içeriktedir.

7. MİTOKONDRİ Matriks • İç membranın çevrelediği alandır. • Bol miktarda protein molekülü, çeşitli reaksiyon enzimleri , mtDNA, ribozomlar ve tRNA bulunur. • Matrikste granül sayısı azdır. Hücre içindeki kalsiyum ve magnezyum gibi katyonların fazlası mitokondriye geçerek granüllere bağlanır. Depolanan bu katyonlar gerektiğinde tekrar sitozole geri verilir.

8. MİTOKONDRİ Dış membran • İç membrana (50-60 Ao) göre daha kalın (70 Ao) olup plazma membranının yapısına benzer. • Porinadı verilen kanal proteinleri büyüklüğü 5000 dalton ve daha küçük molekülleri (su, iyonlar) içeri alır. • Ayrıca dış membranda mitokondriyal lipid sentezi ile ilişkili enzimler bulunur.

9. MİTOKONDRİ İç membran • İç membran yarı geçirgen özelliktedir. Bazı moleküller matrikse aktif transport ile geçer. • İç membran dış membrana paralel seyreder, ancak matrikse doğru Krista denen kıvrımlar yapar. • Kristaların yapısı farklılıklar gösterir (çubuk, tüp, prizma).

10. MİTOKONDRİ • Kristalar iç membran yüzeyini arttırmaya yönelik yapılardır. Örneğin; Karaciğer hücresinin mitokondriyal iç membran alanı hücrenin total membran alanının 1/3’ünü oluşturur. • Enerji üretimi fazla olan hücrelerde krista sayısı fazladır. Örneğin, kalp kas hücrelerinin krista sayısı karaciğer hücrelerinin krista sayısından 3 kat fazladır.

11. MİTOKONDRİ • Yoğun fonksiyonel özelliğin den dolayı iç membranın protein oranı diğer membranlara göre daha yüksektir. • % 70 protein, % 30 lipid ve çok az kolesterol. • İç membranın lipid içeriğinde bol miktarda bulunan Kardiolipin membranın geçirgenliğini kısıtlar.

12. MİTOKONDRİ • İç membranda üç tip protein bulunur: a) Elektron transport zincirinin oksidasyon reaksiyonlarını gerçekleştiren proteinler (enzimler, sitokromlar) b) Matrikste ATP yapımını gerçekleştiren ATP sentetaz c) Metabolitlerin matrikse giriş çıkışını düzenleyen Permeaz adı verilen transport proteinleri.

13. MİTOKONDRİ • Mitokondriler hücrenin enerji üretim merkezleridir, oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları ile enerji üretirler. • Hücre için gerekli enerjinin % 95’i burada üretilir.

14. MİTOKONDRİ • Matrix içinde purivat, amino asit ve yağ asitlerinin metabolizasyonu sonucu oluşan Asetil koenzim A sitrik asit siklüsüne girerek okside olur. • CO2 , FADH2 ve NADH oluşur. • Bu reaksiyonlar sırasında oluşan yüksek enerjili elektronları taşıyan FADH2 ve NADH’ın elektronları mitokondri iç membranındaki taşıyıcı proteinler vasıtasıyla moleküler oksijene taşınır ve H2O oluşur.

15. MİTOKONDRİ • Elektronların transferi iç membranda bulunan 4 protein kompleksi tarafından gerçekleştirilir; NADH dehidrogenaz (I) Süksinat dehidrogenaz (II) Sitokrom c redüktaz (III) Sitokrom c oksidaz (IV)

16. ZİNCİRİN ORGANİZASYONU Mitokondria iç zarı ETZ ve Oksidatif fosforilasyonu içeren beş ayrı enzim kompleksine sahiptir. Kompleks I,II,III,IV,V Matriks İntermembran Alanı

17. FMNH 2 ETZ KOMPENENTLERİ • NADH • Flavoprotein FMN,FMNH2,FAD, • Demir-sülfür proteini ( Fe - S ) • Ubikinon ( CO - Q ) • Sitokromlar( a,a ,b,b ,c,c ) • Cu 1 1 3

18. Oksidatif fosforillenmede 3 tip elektron transferi gözler : 1.Elektronların doğrudan transferi gfggf 2.Hidrojen atomu olarak transfer (H໋+ ℮ˉ). 3.Hidrid iyonu olarak transfer (:H־)

19. Kompleks I Nikotinamit nükleotit-bağlı dehideogenazlar • NAD- bağlı dehidrogenazlar substratlardan iki hidrojen atomu çıkarır.( Hˉ).( ).

20. Falavoproteinlar • ( FMD , FAD ) • ( , ) • Flavoprotein,okside bileşiklerden daha yüksek bir indirgeme potansiyeline sahip olduğu için elektron transferi yapar. FMNH 2 2

21. 2 Ubikinon • QH • QH - Ubikinon hem elektron hem de proton taşıyabilir .

22. Sitokromlar • İç zarda integral proteinleridir • Elektronlar zincirde koenzim Q dan sitokrom b,c,a,a doğru ilerler. 3

24. Matriks Kompleks I KOMPLEKS 1 • NADH → Ubikinon Kompleks 1 yapısı • Bir adet FMN . • En az altı demir –sülfür merkezi . • 42 farklı polipeptit .

25. Q FeS FMNH2 FMN NAD 2e’ NADH dehidrogenaz NADH + H 4H+

26. Kompleks I Kompleks I işlevi • Ekzergonik transfri • Endergonik transfri NADH + 5H + Q NAD + QH + 4HP

27. Kompleks II KOMPLEKS II • Süksinat → Ubikinon • Zarda tek enzim bağlı olan süksinat dehidrogenazdır. • İki tip prostelik grup ve en az dört farklı protein içerir.

28. Q b560 FeS Fumarat Süksinat dehidrogenaz 2e’ FADH2 Süksinat

29. Q Sitc Sitc1 2e’ e’ e’ FeS Q CYCLE Sitb 2H+ 2H+

30. Gliserol 3 – Fosfat Dehidrogenaz FAD Q Fe-S (FAD) ETF:Q oksidoredüktaz ETF (FAD) açili-KoA Dehidrogenaz FAD Yağ açili-KoA Mitokondrideki dehidrogenazların diğer substratlar : • Açil – KoA Dehidrogenaz . • Gliserol 3-Fosfat Dehidrogenaz .

31. Q Gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz Gliserol 3-fosfat NADH+H Gliserol fosfat mekiği FADH2 FFA -OKSİDASYON AÇİL KoA DEHİDROGENAZ FADH2

32. KOMPLEKS III • Ubikinon → sitokrom C Kompleks III yapsı • Sit. b b ,b • Rieske demir – sülfür proteini • Sit. C ile onun hemi H L 1

33. Kompleks IV KOMPLEKS IV • Sitokron C O (sitokrom oksidaz) Kompleks IV kritik altbirimileri : • 1.Altbirim I (hem a, a ,bir bakır iyonu,CU ) • 2. Altbirim II (demir –sülfür merkezine benzer). • 3.Altbirim III 2 3 B

34. Sitc 2e’ CuA Sita Sita3 CuB 1/2O2+ H2O 2H+

35. ATP SENTEZİ • Fosforillenme mekanizması • Kemiozmotik model : Kemiozmotik teori,mitokondride elektron transferinin, ATP sentezine bağımlı olmasını anlatır.

37. Q Q H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ Sitc H+ H+ H+ H+ H+ H+ 2e’ e’ 2e’ NAD 2e’ Fumarat H2O Süksinat NADH+H 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+ 4H+

38. MİTOKONDRİ • Membranlar arası boşlukta hem pH hem de voltaj gradiyenti oluşur (Elektrokimyasal gradiyent). • Bu gradiyent ATP sentezinin dışında moleküllerin transferi için de kullanılır. • Voltaj Gradiyenti (ADP/ATP antiportu): Matrikste toplanan ATP (-4), ADP (-3)’ye göre daha negatif olduğundan membranlar arası boşluğa ve dolayısıyla sitoplazmaya geçer.

39. i ATP senteziyle elektron transferinin eşleşmesi : • ADP ,P ve süksinat eklendiğinde : 1.substrat oksitlenir 2.O tüketilir 3.ATP sentezlenir 2 zaman zaman

40. PROTON FARKINI ATP SENTEZİNDEKİ ROLÜNÜN KANITI

41. ATPaz tip taşıyıcıları • P-tipi ATPazlar • V-tipi ATPazlar • F-tipi ATPazlar V-tipi ve F-tipi proton pompaları,protonlar bir yönde.

42. i F-tipi ATPazlar • ADP +P ُ den ATP oluşumunu katalizler. ( ADP + P —→ ATP ) Kompleks V iki farklı bileşini vardır: • F₁:periferal bir zar proteini. (5 polipeptit, 3a,3b,1ƴ,1δ ve 1Ɛ) • F₀:zara katılmış integral protein. (3 polipeptit, 1a, 2b, 12c) i

43. ATP sentezin bağlanmayla değişim modeli F₁ُ in üç aktif bölgesi ATP sentezini dönerek katalizler: • β – ATP • β – ADP • β – Boş

44.           H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ ATP ADP ADP PO4 PO4

45. İntermenmeran alanı matriks Adenin Nükleotit translokaz ATP sentaz Fosfat translokaz Oksidatif fosforillenmenin zar transport sistemi : • Adenin nükleotit translokaz . • Fosfat translokaz .

46. İntermenmeran alanı matriks Adenin Nükleotit translokaz ATP sentaz Fosfat translokaz

47. Ayırıcılar: Aspirin ve diğer salisilatlar 2,4 dinitrofenol Pentaklorofenol p-krezol İyonoforlar: valinomisin K Nigerisin  K ve H Gramisidin A  Na, K, H Dikumarol Antraktilazid Bangreikasit FCCP Antraktilazid Bangreikasit FCCP Oligomisin Venturosidin DCCD Thenaytrifloroaseton karboksin ATP CuA 7FeS Sit a 2e’ FeS  Sit C1 2e’ QH2 QH2 SitC 7FeS ATP taşıyıcı Fosfat taşıyıcı BAL Miksantiazol Antimisin A Stigmatellin Rotenon Amital Pierisidin A FeS SitB Sit a3 FMNH2 FADH2 CO H2S Siyanür Sodyum azid 2e’ CuB ADP HPO4 H+ ½ O2 + H2 H2O Süksinat NADH + H NAD Fumarat Q cycle NADH dehidrogenaz Süksinat dehidrogenaz Arsenat Malonat ADP+P ATP Auroventin

49. MİTOKONDRİ • Mitokondrinin bol olduğu kahverengi yağ dokusunda mitokondriyal iç membranda Termogenin adlı bir protein kanalı vardır. • Bu kanal proteini proton gradiyentinin oluşumuna olanak vermez ve oksidatif reaksiyonlardan sağlanan enerjiden ATP üretimi yerine ısı oluşumu gerçekleşir.

50. MİTOKONDRİ • Termogenin miktarı çevre koşullarına bağlıdır. Soğukta yaşayan hayvanlarda termogenin miktarı fazladır. • Yeni doğanda vucut ısısının korunmasında kahverengi yağ dokusu önemlidir.