Flashcards di biochimica metabolica

La variazione di NADH e l'energia libera creata dal trasferimento di FADH2

ΔGA corrisponde alla variazione di NADH ed è di -220 kJ/mol. L'energia libera creata dal trasferimento di FADH2 è di -150 kJ/mol di elettroni di NADH.

La forza motrice protonica e il suo ruolo nella catena di trasporto degli elettroni

La forza motrice protonica è l'insieme di energia potenziale chimica ed elettrica conservata temporaneamente sotto forma di gradiente protonico che si crea a livello del mitocondrio grazie alla catena di trasporto degli elettroni. Questa energia viene utilizzata dai complessi della catena di trasporto per pompare protoni fuori dalla matrice mitocondriale, contro gradiente.

I complessi della catena di trasporto degli elettroni

Il complesso I è inibito da sostanze come il rotenone (insetticida vegetale), l'amital (barbiturico) e la piricidina A (antibiotico). Queste sostanze inibiscono il flusso degli elettroni dai centri Fe-S all'ubichinone.

III: Quali sostanze inibiscono i complessi I, mxotiazolo e antimicina A (antibiotico), inibiscono III e IV della catena di trasporto degli elettroni?

Complesso IV: monossido di azoto (NO), cianuro (C≡N) e sodio azide (NaN3), bloccano il passaggio degli elettroni all'ossigeno.

Modello chemiosmotico (= accoppiamento di reazione chimica a trasferimento di molecole) di Mitchell:

La costruzione di ATP è possibile solo quando il flusso di H+ creato dalla catena respiratoria è invertito, cioè quando gli H+ ritornano secondo gradiente nella matrice, passando per un canale ionico (ATP sintasi) che sfrutta il loro passaggio per sintetizzare ATP.

Quanta energia viene liberata per ogni coppia di elettroni trasferiti?

Ogni 2 elettroni: vengono liberati 190 kJ/mol.

Quanta energia è necessaria per la sintesi di una molecola di ATP?

Per 1 ATP: servono 50 kJ/mol.

O2, ADP e Pi: non viene prodotta ATP, viene

Il gradiente protonico è creato dalla catena di trasporto della fosforilazione ossidativa. Alcuni esempi di molecole che possono funzionare come deprotonanti sono il dinitrofenolo (gruppo -OH si deprotona) e il FCCF = carbonil cianuro trifluorometossifenilidrazone (NH si deprotona).

Sono stati isolati mitocondri in laboratorio al fine di creare un gradiente protonico artificiale. È stato dimostrato che in presenza di ATP sintasi, la sintesi di ATP avviene anche senza substrato ossidabile (senza O2).

L'ATP sintasi è un complesso che sintetizza ATP da ADP e Pi, grazie al flusso di H+. È costituito da due subunità: F0, che si trova nella membrana e ha la forma di un tamburo rotante con un canale protonico formato da 2 cerchi concentrici (C), e F1, che si trova nella matrice e consiste in 3 eterodimeri formati da subunità A e B.

subunità alfa e beta che percepiscono la rotazione di F0 grazie a subunità gamma, catalizzano sintesi di ATP).

Vuota: ha appena rilasciato ATP con cui ha perso affinità, pronta a legare ADP e fosfato. ADP + Pi: lega ADP e fosfato, pronta a cambiare conformazione e catalizzare il legame per dare ATP. ATP: ha catalizzato la reazione ADP + Pi e ha altissima affinità per ATP, pronta a cambiare conformazione per rilasciarla.

Meccanismo a catalisi rotazionale: il passaggio di 3H+ dal lato P al lato N attraverso il canale di F0 fa ruotare il tamburo di 120°, che legato alla subunità gamma.

Come avviene la sintesi di ATP ad opera dell'ATP sintasi? Come viene definito questo meccanismo?

L'eterodimero di F1 modifica la conformazione dei tre eterodimeri in modo che in ogni momento siano presenti le 3 conformazioni (ATP, ADP+Pi, vuota).

legato a gamma ha conformazione vuota.

Quante molecole di ATP sono Un giro completo = passaggio di 3H+ per 3 volte (9H+) =rilasciate nella matrice mitocondriale sintesi di 3 molecole di ATP, ognuna da parte di unaad ogni giro completo della subunità delle 3 subunità eterodimeriche di F1.F1?

La rotazione è stata osservata perché è stataingegnerizzata molecolarmente la subunità F1 in modoCom'è stata dimostrata che uno dei tre eterodimeri legasse un filamento disperimentalmente la rotazione della actina fluorescente. Posta in vitro funzionando consubunità F0 e dell'asta gamma?

attività ATPasica (ATP -> ADP + Pi), il filamento di actinainiziava a ruotare in senso antiorario.

L'ATP sintasi mitocondriale sintetizza ATPasi: enzimi (spesso proteine integrali di membrana)ATP (da ADP +Pi) grazie al gradiente che catalizzano l'idrolisi di ATP in ADP e fosfato,protonico creato dalla catena di utilizzano

insieme al fosfato, ma il gradiente protonico? gradiente protonico non si perde.

Quali due shuttle introducono elettroni Lo shuttle malato-aspartato e lo shuttle del glicerolo-3-e protoni all'interno della matrice fosfato. Sono necessari perché rappresentano l'unicomitocondriale affinché questi siano modo per spostare equivalenti di elettroni nella matriceutilizzati dalla catena di trasporto degli mitocondriale, dato che non esistono trasportatori perelettroni? Perché sono necessari? i coenzimi (che sono molecole troppo ingombranti).

Shuttle malato-aspartato (cuore, fegato, reni): sistemache trasferisce elettroni prodotti durante la glicolisi allaQuali proteine (trasportatori ed enzimi) costituiscono lo shuttle del malato- DH mitocondriale e intermembrana, aspartatoaspartato? Dove è attivo questo aminotrasferasi mitocondriale e intermembrana,sistema? trasportatore malato-alfa-chetoglutarato

Il trasportatore glutammato-aspartato è coinvolto nel trasferimento di molecole di glutammato e aspartato attraverso la membrana mitocondriale.

Il ciclo del malato-ossalacetato funziona nel seguente modo: l'ossalacetato presente nel citosol reagisce con NADH per formare il malato. Il malato viene poi trasportato nella matrice mitocondriale tramite un antiporto malato-chetoglutarato. Una volta nella matrice, il malato viene convertito nuovamente in ossalacetato. Questo ciclo permette il trasferimento di NADH dalla matrice al citosol.

Lo shuttle malato-aspartato funziona come segue: l'ossalacetato presente nel citosol reagisce con NADH per formare l'aspartato tramite una reazione di transaminazione con il glutammato, che diventa chetoglutarato. L'aspartato viene poi trasportato nel citosol tramite un antiporto glutammato-aspartato. Una volta nel citosol, l'aspartato viene convertito nuovamente in ossalacetato.

Lo shuttle glicerolo-3P è presente nei muscoli scheletrici e nel cervello e permette il trasferimento degli elettroni prodotti durante la glicolisi nella matrice mitocondriale. Questo sistema utilizza due proteine: la glicerolo-3-fosfato deidrogenasi citosolica e la glicerolo-3-fosfato deidrogenasi mitocondriale, associata alla membrana e contenente un FAD. Questo sistema è attivo e si trova vicino al complesso III della catena di trasporto degli elettroni.

La reazione che avviene nello shuttle glicerolo-3P è la seguente: il diidrossiacetone-fosfato presente nel citosol reagisce con NADH proveniente dalla glicolisi per formare il glicerolo-3-fosfato. Questo viene poi trasportato nella matrice mitocondriale, dove viene convertito nuovamente in diidrossiacetone-fosfato.