Презентация на тему "Структура і функції мітохондрій"

Содержание

• 
  Слайд 1
  
• 
  Слайд 2

  Структура і функції мітохондрій

  Гепард, чия здатність до аеробного метаболізму робить його однією із найшвидших тварин

• 
  Слайд 3
  

  ЛАНЦЮГ ТКАНИННОГО ДИХАННЯ Серія ферментних комплексів (переносників електронів),вмонтованих у внутрішню мітохондріальну мембрану, які окислюють НАДH2іФАДH2і транспортують електрони до кисню називається ланцюгом тканинного дихання.

• 
  Слайд 4
  

  Відновлена і окислена форми НАД

• 
  Слайд 5
  

  Відновлена і окислена форми ФАД

• 
  Слайд 6
  

  Електрони НАДН або ФАДH2використовуються щоб відновити молекулярний кисень до води Електрони від НАДН і ФАДH2не транспортуються прямо до O2, атранспортуються через ряд електронних переносників, що піддаються зворотньому відновленню і окисленню.

• 
  Слайд 7
  

  Транспорт електронів переносниками призводить до викачування протонів з матриксу у міжмембранний простір В результаті перерозподілу протонів створюється градієнт pH і трансмембран-ний електричний потенціал, що створює протонрушійну силу

• 
  Слайд 8
  

  ЛАНЦЮГ ТКАНИННОГО ДИХАННЯ Серія ферментних комплексів (переносників електронів),вмонтованих у внутрішню мітохондріальну мембрану, які окислюють НАДH2іФАДH2і транспортують електрони до кисню називається ланцюгом тканинного дихання. Послідовність переносників електронів в ланцюзі тканинного дихання cyt b NADH FMN Fe-S Co-Q Fe-S cyt c1 cyt c cyt a cyt a3 O2 succinate FAD Fe-S

• 
  Слайд 9
  

  АТФ синтезується коли протони проходять назад в матрикс через ферментний комплекс АТФ синтазу Окислення макромолекул і фосфорилювання АДФ поєднані (спряжені) протонним градієнтом на внутрішній мембрані мітохондрій Окисне фосфорилювання - це процес в якому АТФ утворюється в результаті переносу електронів з НАДН або ФАДH2до O2рядом електронних переносників.

• 
  Слайд 10
  

  Високоенергетчні електрони: Редокс потенціали і Зміни вільної енергії При окисному фосфорилюванніелектрон трансферний потенціал НАДН або ФАДH2перетворюється у фосфорил трансферний потенціал АТФ. Фосфорил трансферний потенціал – це G°' (енергія, що звільняється під час гідролізу фосфатної сполуки). G°' для АТФ = -7.3 ккал/моль Електрон трансферний потенціал позначається E'o, (також називається редокс потенціал, або окислювально-відновний потенціал).

• 
  Слайд 11
  

  E'o (редокс потенціал)це здатність сполуки до відновлення (як легко вона може прийняти електрон). Всі компоненти порівнюються з редокс потенціалом водню, який дорівнює0.0 V. Чим більше E'oпереносника в ланцюгу тканинного дихання, тим вища його здатність функціонувати як акцептор електронів (окислювальний фактор). Елекрони “течуть” через електрон-транспортний ланцюг спонтанно у напрямку підвищення редокс-потенціалу. E'oНАДН= -0.32 V (сильний відновлювальний агент)E'oO2 = +0.82 V (сильний окислювальний агент) cyt b NADH FMN Fe-S Co-Q Fe-S cyt c1 cyt c cyt a cyt a3 O2 succinate FAD Fe-S

• 
  Слайд 12
  

  Важлива характеристика електрон-транспортного ланцюга – кількість енергії, що звільняється при проходженні електрона з одного переносника на інший. Ця енергія може бути розрахована за формуою: Go’=-nFE’o n – число електронів, що транспортується з одного переносника на інший; F – константа Фарадея (23.06 кал/вольт моль); E’o– різниця редокс-потенціалів між двома переносниками. Коли два електрони проходять з НАДH до O2 : Go’=-2*96,5*(+0,82-(-0,32)) = -52.6 kcal/mol

• 
  Слайд 13
  

  Компоненти електрон-транспортного ланцюга групуються у внутрішній мембрані мітохондрій у комплекси – дихальні комплекси. ЛАНЦЮГ ТКАНИННОГО ДИХАННЯ СКЛАДАЄТЬСЯ З ЧОТИРЬОХ КОМПЛЕКСІВ cyt b NADH FMN Fe-S Co-Q Fe-S cyt c1 cyt c cyt a cyt a3 O2 succinate FAD Fe-S I III II IV I II III IV

• 
  Слайд 14
  

  Енергія при транспорті електронів звільняється не постійно, а у певній кількості у кожному комплексі. 26.8 Енергія звільнена в трьох специфічних кроках в ланцюзі збирається у формі трансмембранного протонного градієнта і використовується для синтезу АТФ

• 
  Слайд 15

  Комплекси I-IV

  Моільні коферменти: убіхінон (Q) і цитохром с служать зв’язками між комплексами ЕТЛ Комплекс IV відновлює O2до води

• 
  Слайд 16
  

  Перенесення електронів з НАДH to Co Q (убіхінону)Складається з: - фермента НАДH дегідрогенази (ФМН – прост. група)- залізо-сірчаних кластерів. НАДH відновлює ФМН доФМНH2. Електрони з ФМНH2переносяться на Fe-S кластери. Fe-S білки передають електрони на убіхінон. Утворюється QH2. Комплекс I (НАДH-убіхінон оксидоредуктаза) Транспорт двох електронів з НАДH до коензиму Q призводить до переносу чотирьох іонів водню з матриксу в міжмембранний простір

• 
  Слайд 17
  

  Комплекс II (сукцинат-убіхінон оксидоредуктаза) Переносить електрони від сукцинату до Co Q.- фермент сукцинатдегідрогеназа (ФАД – простетична група)- залізо-сірчані кластери.Сукцинат відновлює ФАД до ФАДH2. Потім електрони проходять до Fe-S білків, які відновлюють Q до QH2 Комплекс II не створює протонний градієнт.

• 
  Слайд 18
  

  Убіхінон Q:- жиророзчинна молекула, - найменша і найбільш гідрофобна з усіх переносників, - дифундує в межах ліпідного бішару, - приймає електрони від I і II комплексів і передає їх на комплекс III. Всі електрони мусять пройти через убіхінон (Q).

• 
  Слайд 19
  

  Комплекс III (убіхінон-цитохром cоксидоредуктаза) Переносить електони з убіхінолу до цитохрому c.Складається з:цитохрому b, Fe-S кластерів і цит. c1.Цитохроми – електрон-транспортні білки, що містять гем, як простетичну групу (Fe2+ Fe3+). Окислення одного QH2супроводжується транслокацією 4 H+через внутрішню мембрану мітохондрій. Два H+з матриксу і два від QH2

• 
  Слайд 20

  Комплекс IV (цитохром cоксидаза)

  Переносить електрони з цитохрому cдо O2.Складається з:цитохромів a і a3. Каталізує чотирьохелектронне відновлення молекулярного кисню (O2) до води (H2O): O2 + 4e- + 4H+ 2H2O Транслокує 2H+у міжмембранний простір

• 
  Слайд 21
  
• 
  Слайд 22
  

  ОКИСНЕ ФОСФОРИЛЮВАННЯ Окисне фосфори-лювання створює АТФ, що є універ-сальною формою енергії в живих організмах

• 
  Слайд 23
  

  Specific inhibitors of electron transport are invaluable in revealing the sequence of electron carriers. Rotenoneand amytalblock electron transfer in Complex I. Antimycin Ainterferes with electron flow thhrough Complex III. Cyanide, azide,and carbon monoxideblock electron flow in Complex IV. ATP synthaseis inhibitedbyoligomycin which prevent the influx of protons through ATP synthase. Specific inhibitors of electron transport chain and ATP-synthase

• 
  Слайд 24
  

  Запропонована Пітером Мітчелом в 1960 (Нобелівська премія, 1978) Хеміосмотична теорія: транспорт електронів і синтез АТФ поєднані протонним градієнтом через внутрішню мембрану мітохондрій Хеміосмотична теорія

• 
  Слайд 25
  

  + + + + + + - - - - Необхідна інтактна мітохондріальна мембрана Транспорт електронів через ЕТЛ генерує протонний градієнт 3. AТФ синтаза каталізує фосфорилювання АДФ в реакції, що забезпечується проходженням Н+через внутрішню мембрану в матрикс

• 
  Слайд 26
  

  Штучна система, що демонструє хеміосмотичну теорію Синтетичні везикули містять бактеріородопсин і мітохондріальну АТФ синтазу. Бактеріородопсин –білок, що переносить протони під час ілюмінації. Якщо везикули піддати експозиції світла, то утворюється АТФ

• 
  Слайд 27
  

  АТФ синтаза Дві субодиниці, Foі F1 F1містить каталітичні субодиниці, де АДФ і Piзв’язуються. F0пронизує мембрану і служить як протонний канал. Енергія, що звільняється при “падінні” протонів використовується для синтезу АТФ.

• 
  Слайд 28
  

  РЕГУЛЯЦІЯ ОКИСНОГО ФОСФОРИЛЮВАННЯ Спряження тканинного дихання з окисним фосфорилюванням Транспорт електронів тісно поєднаний з фосфорилюванням. АТФ не може бути синтезовано окисним фосфорилюванням якщо нема енергії звільненої при електронному транспорті. Електрони не проходять через електрон-транспортний ланцюг якщо АДФ не фосфорилюється до АТФ. Важливі регулятори: НАДН, O2, AДФ Внутрішньомітохондріальне співвідношення АТФ/АДФ є контрольним механізмом Високе співвідношення інгібує так як АТФ аллостерично зв’язується з комлексом IV

• 
  Слайд 29
  

  Роз’єднання тканинного дихання і окисного фосфорилювання Роз’єднання окисного фосфорилювання генерує тепло, що підтримує температуру тіла в тварин під час зимової сплячки, вновонароджених і в тварин, адаптованих до холоду. Бурий жир спеціалізується в термогенезі. Внутрішня мітохондріальна мембрана містить роз’єднувальний білок,або термогенін. Термогенін утворює канал для переходу протонів з цитозолю в матрикс.

• 
  Слайд 30
  

  Роз’єднувачами є жиророзчинні слабкі кислоти Роз’єднувачі знижують протонний градієнт транспортуючи протони через мембрану Роз’єднувачі 2,4-Динітрофенол – ефективний роз’єднувач

• 
  Слайд 31
  
• 
  Слайд 32
  

  Найважливішим фактором, що визначає швидкість окисного фосфорилювання єрівень АДФ. Регуляція швидкості окисного фосфорилювання за допомогою рівня АДФ називається дихальним контролем Дихальний контроль

• 
  Слайд 33
  

  Перенесення 3H+необхідне для синтезу однієї молекули АТФ АТФ-синтазою 1 H+необхідний для транспорту Pi. 4 H+витрачається для кожної синтезованої АTP Для НАДН: 10 H+/ 4H+ = 2.5 АТФ Для ФАДН2: 6 H+/ 4 H+ = 1.5 ATФ Вихід АТФ 10 протонів викачуються з матриксу під час транспорту двох електронів з НАДН до O2 (комплекс I, III і IV). Six protons are pumped out of the matrix during the two electrons flowing from FADH2 to O2 (Complex III and IV). 3 4 2 4

• 
  Слайд 34

  Дякую за увагу…=)