Hoofstuk 4: mitochondriale koolstofverbranding
Aerobe glycolyse → mitochondriale koolstofverbranding
→ oxidatieve decarboxylering: pyruvaat tot Acetyl-CoA
→ Krebscyclus acetyl-CoA naar CO2
Citroenzuurcyclus dient niet enkel voor glucose maar ook voor andere substraten:
- Bèta-oxidatie van vetzuren: vetzuren worden acetyl-CoA
- Oxidatie van ketonlichamen: acetoacetyl-Coa wordt dan acetylCoA
- Oxidatie van aminozuren: verbranding tot CO2 door omzetting in metabolieten van de
glycolyse en Krebscyclus.
De cyclus is gemengd katabool/anabool want er zijn tussenproducten die de cyclus kunnen verlaten
voor de synthese van aminozuren, vetzuren of porfyrines.
1. Mitochondriën
Dit zijn celorganellen gespecialiseerd in oxidatie van pyruvaat, vetzuren en aminozuren; en omzetting
van deze energie in ATP. Dit verbruikt bijna alle zuurstof die cellen nodig hebben. Onderdelen:
- Buitenste membraan dat heel toelaatbaar is dankzij poriën.
- Binnenste membraan dat heel selectief is
o Met eiwitten die ervoor zorgen dat er een flux is van metabolieten.
o Heel vele integrale memraaneiwitten voor elektronentransport.
- Cristae voor oppervlaktevergroting in binnenste membraan, meer eiwitten mogelijk.
Men spreekt van mitofusine, een product van genen die ervoor zorgt dat mitochondriën versmelten
tot één groot complex, en geen aparte organellen meer.
- Matrix is goed geïsoleerd en heeft enzymen voor:
o Oxidatieve decarboxylering
o Citroenzuurcyclus
o Vetzuuroxidatie
- Er is mitochondriaal DNA (mtDNA)
o 2 rRNAs, 22 tRNAs, 13 mRNAs.
o Bijna volledig coderend
o Geen introns in eiwitcoderende genen
o Genetische code is verschillend van nucleaire code
o Er zijn nog steeds veel enzymen nodig van nucleair DNA.
o Kans op mitochondriale ziekten.
Endosymbiontenhypothese:
Mitochondriën komen van aerobe prokaryotische cellen. Samen met de eukaryote cel deden ze
aan symbiose, beiden cellen haalden voordeel:
- Bacterie kreeg bescherming en metabolieten
- Eukaryoot kreeg veel meer ATP.
Argumenten:
1) Translatie lijkt op code van archebacteria
2) rRNA lijkt op bacterieel rRNA.
3) Mitochondriën hebben 2 membranen.
4) Mitochondriale en nucleaire ribosomen hebben verschillende genen
5) Aseksueel delingsproces (binaire fissie) van mitochondriën.
Een gesneuvelde hypothese in verband met mitochondriaal DNA (mitochondriale Eva).
1) Mitochondria zijn afkomstig van eicel. Er is heterogeniteit in mutatiefrequenties.
2) Elke cel bevat 1000 exemplaren van mt-chromosomen. Zowel normale als mutante
chromosomen → heteroplasmie.
Mitochondriale ziektes hebben afwijkingen in centraal zenuwstelsel en ook suikerziekte.
, 2. Oxidatieve decarboxylering
Het pyruvaatdehydrogenasecomplex
Pyruvaat wordt geoxideerd tot Acetyl-CoA. Oxidatieve decarboxylering, gekatalyseerd door
pyruvaatdehydrogenasecomplex. Dit is irreversibel en door een opeenvolging van 3 reacties:
1) E1: PDH zal pyruvaat decarboxyleren
- Eiwitniveau: heterotetrameer, 2alfa en 2bèta subeenheden.
- Genniveau: paralogen voor alfa: PDHA1 en PDHA2.
- Mens: PDK1-4 pdhkinase en pdhfosfatase die zorgen voor fosforylering van alfa.
2) E2: transacetylase zal substraat doorgeven op co-enzym A
- Dihydrolipoamide S-acetyltransferase, gennaam = DLAT
- Heeft lipoamide -arm, zorgt voor snelle katalyse
3) E3: lipoyldehydrogenase geeft 2 energierijke elektronen aan NAD+.
- Dihydrolipoamide dehydrogenase, gennaam DLD.
Het complex is heel groot → quaternaire structuur. De ruimtelijke
ordening is belangrijk voor de taakverdeling (dit is dus een groot
metabolon). De gedetailleerde reactie:
1. De eigenlijke decarboxylering wordt uitgevoerd door
het pyruvaatdehydrogenase (E1), dat een CO2-groep van het
pyruvaat losmaakt. Tijdens de katalyse wordt de C3-structuur van
het substraat ingekort met één koolstofatoom. Hierbij wordt het
gedecarboxyleerde reactieproduct tijdelijk covalent vastgebonden
op thiaminepyrofosfaat (TPP), het co-enzym van E1. Na deze
reactie zit er dus een hydroxyethylgroep gebonden aan TPP,
terwijl het eerste product van de reactie (CO2) is vrijgekomen.
2. Het E2 gaat vervolgens met een lange en zwenkende redoxarm deze hydroxyethylgroep ophalen uit
het actieve centrum van E1, via lipoamide dat covalent gebonden zit aan het meest beweeglijke
domein van E2. Tijdens de overdracht van substraat van E1 naar E2 is het lipoamide gereduceerd en
de hydroxyethylgroep geoxideerd tot een acetylgroep. De lipoamide-arm beweegt dan met zijn
substraat naar de kern van E2 (de actieve site van het transacetylase, die gelegen is op de interface
tussen de E2-subeenheden). Hier ligt het tweede substaat, co-enzym A, te wachten.
3. De volgende stap is de transfer van de acetylgroep van E2 naar CoA. Hierbij ontstaat acetyl-CoA, het
tweede product van de reactie.
4. Het lipoamide is gereduceerd en moet worden geoxideerd om weer een nieuwe ronde van katalyse
te kunnen beginnen. Hiervoor moet de lange lipoamide-arm van het centrum van E2 zwenken naar
de oppervlakte van het complex, waar hij in contact komt met de actieve site van E3. E3 neemt een
elektronenpaar van lipoamide af en draagt dit over op FAD, dat wordt gereduceerd tot FADH2.
5. E3 keert ten slotte terug tot de begintoestand door het elektronenpaar af te geven aan NAD+; hierbij
ontstaat NADH, het derde product van de reactie. Na deze reactie is een volledige cyclus doorlopen
en kan E1 weer een nieuw molecuul pyruvaat opnemen.
Regeling van het pyruvaatdehydrogenasecomplex.
Controle gebeurt door eiwitfosforylering. Fosforylering op serineresidu uit alfaketen van E1. De 4
PDK’s zijn weefselspecifiek en er zijn verschillen in regio. Algemeen zal PDK allosterisch gestimuleerd
worden door NAD, ATP, acetyl-CoA, door de energy charge van de cel.
Defosforylering door PDP1 en PDP2 wordt door Ca-ionen gereguleerd door binding van insuline.
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur liesvanhulle. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €3,49. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
