ΚΕΦΑΛΑΙO 3 Κυτταρικός Μεταβολισμός

Σχετικά έγγραφα
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11. Βιοενεργητική & Μεταβολισμός: Μιτοχόνδρια, Χλωροπλάστες & Υπεροξειδιοσώματα. Μέρος Γ

ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Κυτταρική Βιολογία. Ενότητα 10 : Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες ως τα ενεργειακά κέντρα των ευκαρυωτικών κυττάρων

BIOΛ154 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ (Lubert Stryer)

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ. π. Αναστάσιος Ισαάκ Λύκειο Παραλιμνίου Δεκέμβριος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. Κυτταρική αναπνοή: Ο διαχειριστής της ενέργειας και των σκελετών άνθρακα

ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ Ι Η ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ

Kυτταρική Bιολογία. Μιτοχόνδρια & Χλωροπλάστες - Τα Ενεργειακά Κέντρα των Ευκαρυωτικών Κυττάρων ΔIAΛEΞΕΙΣ 24 & 25 (27 /5/2016)

Hans Krebs ( ) Κύκλος του κιτρικού οξέος και οξειδωτική φωσφορυλίωση

Κεφάλαιο 3 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

ΕΝΟΤΗΤΑ 8: Η ΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 8.2 AΕΡΟΒΙΑ ΑΝΑΠNOH

ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ)

ΣΥΝΟΨΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

Κωνσταντίνος Π. (Β 2 ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ. Καρβουντζή Ηλιάνα Βιολόγος

ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΑΝΟΜΟΙΩΣΗ

Φ ΣΙ Σ Ο Ι Λ Ο Ο Λ Γ Ο Ι Γ Α

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΟ 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ «ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ» ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Α. ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΜΕΣΑ ΣΤΗΝ ΤΑΞΗ. 1. Να ορίσετε την έννοια της Βιοενεργητικής.

3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ. Μεταβολισμός του κυττάρου

BIOΛ154 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ (Lubert Stryer)

Κεφαλαίο 3 ο. Μεταβολισμός. Ενέργεια και οργανισμοί

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3

ΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. 3.1 Ενέργεια και οργανισμοί

Εργασία Βιολογίας. Β. Γιώργος. Εισαγωγή 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ. Μεταφορά ενέργειας στα κύτταρα

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ. (i) Τι είδους αναερόβια αναπνοή κάνει ο αθλητής;

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11. Βιοενεργητική & Μεταβολισμός: Μιτοχόνδρια, Χλωροπλάστες & Υπεροξειδιοσώματα. Μέρος A

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Θερινό εξάμηνο ΔΠΘ - Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ

Η υδρόλυση της ATP (σε ADP και μία φωσφορική ομάδα) απελευθερώνει ενέργεια που χρησιμοποιείται στις αναβολικές αντιδράσεις

Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας. Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου

Εργασία για το μάθημα της Βιολογίας Περίληψη πάνω στο κεφάλαιο 3 του σχολικού βιβλίου

Συνδυάζοντας το πρώτο και το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα προκύπτει ότι:

ΕΡΓΑΣΙΑ. Το κύριο ενεργειακό «νόμισμα» των κυττάρων ειναι το ΑΤΡ.

Κεφάλαιο 4. Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc Utopia Publishing, All rights reserved

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ. της Νικολέτας Ε. 1. Να οξειδωθούν και να παράγουν ενέργεια. (ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί Όλοι οι οργανισμοί με εξαίρεση τους φωτοσυνθετικούς εξασφαλίζουν την απαραίτητη ενέργεια διασπώντας θρεπτικές ουσίες που

Περίληψη Βιολογίας Κεφάλαιο 3

ΓΕΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ. Μαντώ Κυριακού 2015

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11. Βιοενεργητική & Μεταβολισµός: Μιτοχόνδρια, Χλωροπλάστες & Υπεροξειδιοσώµατα. Μέρος A

Εργασία Βιολογίας 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

3.1 Ενέργεια και οργανισμοί..σελίδα Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες...σελίδα Φωτοσύνθεση..σελίδα Κυτταρική αναπνοή.

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ Μεταβολισμός: Βασικές έννοιες και σχεδιασμός

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων ΤΕΙ Αθήνας Εαρινό Εξάμηνο a 1 η Εξέταση στην Βιοχημεία. Ονοματεπώνυμο : Τυπικό εξάμηνο : Αριθμός Μητρώου :

σελ 1 από 8 Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων ΤΕΙ Αθήνας Εαρινό Εξάμηνο a 2 η Εξέταση στην Βιοχημεία

ΓΙΩΡΓΟΣ Μ. Β2 ΒΙΟΛΟΓΙΑ 3ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Η ΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. Κυτταρική αναπνοή 1

Βασικά ενεργειακά συστήματα. Δρ. Μαρία Παπανδρέου 2018

Κεφάλαιο τρίτο. 3.1: Ενέργεια και οργανισμοί

1. Στο παρακάτω διάγραμμα του κύκλου του Krebs να σημειωθούν τα ρυθμιστικά ένζυμα, οι ρυθμιστές και ο τρόπος με τον οποίο δρουν. ΜΟΝ.

Μεταβολισμός του γλυκογόνου. Μεταβολισμός των υδατανθράκων κατά την άσκηση. Από που προέρχεται το μυϊκό και ηπατικό γλυκογόνο;

O Κύκλος του κιτρικού οξέος Ο κύκλος του Krebs O κύκλος των τρικαρβοξυλικών οξέων (TCA)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο 3.1-ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

Β α σ ι κ έ ς α ρ χ έ ς μ ε τ α β ο λ ι σ μ ο ύ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ (ΕΚΠΑ) ΚΑΤΑΤΑΚΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΑΚ.ΕΤΟΥΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ

Μεταβολισμός και Βιοενεργητική. [Τίτλος εγγράφου] ΣΠΥΡΟΣ Ξ. Β 2

ΠΕΨΗ & ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ (ΣΑΚΧΑΡΩΝ) ΓΛΥΚΟΛΥΣΗ Ι

Κων/νος Μ. Β 2 ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗΝ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

Ο κύκλος κιτρικού οξέος (ΚΚΟ) ή τρικαρβοξυλικου οξέος ή Krebs

ΟΛΛΙΝΤΖΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ

Το κύτταρο και ο κυτταρικός μεταβολισμός

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ

BIOΛ154 ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι. ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ (Lubert Stryer) Βασικές Αρχές Βιοχημείας (Lehninger) Κεφ. 15

ΠΕΡΙΛΗΠΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 3 ου ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ (μεταβολισμός)

Μεταβολισμός πρωτεϊνών και των αμινοξέων

Περίληψη 3 ου κεφαλαίου. Όλγα Σ.

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

KΕΦΑΛΑΙΟ 3ο Μεταβολισμός. Ενότητα 3.1: Ενέργεια και Οργανισμοί Ενότητα 3.2: Ένζυμα - Βιολογικοί Καταλύτες

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ, ΠΕΚ 2014 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 17 Κύκλος Κιτρικού Οξέος

Θέµατα Χηµείας - Βιοχηµείας Τεχνoλογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου 2000

Kυτταρική$Bιολογία$ Μιτοχόνδρια*&*Χλωροπλάστες*A** Τα*Ενεργειακά*Κέντρα*των* Ευκαρυωτικών*Κυττάρων!! ΔIAΛEΞΕΙΣ*17*&*18! (23!&!25/5/2012)!

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΥ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ 3 Η. Ο κύκλος του Krebs

ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ ΙΙ ΣΥΝΘΕΣΗ ATP ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΠΟΔΟΣΗ & ΡΥΘΜΙΣΗ

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες

Η οδός των φωσφορικών πεντοζών

Θέµατα Χηµείας - Βιοχηµείας Τεχνoλογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου Να γράψετε στο τετράδιό σας το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

Καθηγητής Δ. Μόσιαλος

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Το κύτταρο και ο κυτταρικός μεταβολισμός

ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2011 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

3.2 ΕΝΖΥΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11. Βιοενεργητική & Μεταβολισµός: Μιτοχόνδρια, Χλωροπλάστες & Υπεροξειδιοσώµατα

Ετήσιο Μετεκπαιδευτικό Σεμινάριο Υγρών, Ηλεκτρολυτών και Οξεοβασικής Ισορροπίας. 11ο Σεμινάριο: Διαταραχές οξεοβασικής ισορροπίας

ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 18 ΜΑΪΟΥ 2011 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Αρχές Βιοτεχνολογίας Τροφίμων

.CH 3 COOH + NH 4 α) CH 3 CN + 2H 2 O H + β) CH CH + H 2 O CH 3 CH=O γ) CH 3 NH 2 + H 2 O CH 3 NH OH -. α) Α: CH 3 CH=CH 2

CO 2 H 2 O O 2 C 6 H 12 O 6 ATP ADP DNA NADPH - TAC AAA CAT CCC GGG TTT ATT

Μονάδες 3 β. Ποιο από τα παραπάνω ζεύγη, στο ίδιο υδατικό διάλυμα, μπορεί να αποτελέσει ρυθμιστικό διάλυμα; Μονάδες 2

Μεταβολισμός. Ενέργεια και οργανισμοί Ένζυμα βιολογικοί καταλύτες Φωτοσύνθεση Κυτταρική αναπνοή

ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ. Ένζυμα: οι καταλύτες στο σώμα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων ΤΕΙ Αθήνας Εαρινό Εξάμηνο a Εξεταστική περίοδος Σεπτεμβρίου στην Βιοχημεία

Φωτοσύνθεση. κυτταρική αναπνοή άμυλο. άλλες οργανικές ουσίες

ΠΕΨΗ ΛΙΠΙΔΙΩΝ & ΑΠΟΙΚΟΔΟΜΗΣΗ ΛΙΠΑΡΩΝ ΟΞΕΩΝ I

Κεφάλαιο 24 Μεταβολισμός και Παραγωγή Ενέργειας

Transcript:

7 η Έκδοση ΚΕΦΑΛΑΙO 3 Κυτταρικός Μεταβολισμός Μέρος A

ΠΕΡΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Α. Η λειτουργία απλών μηχανών εξαρτάται από ενέργεια: - κίνηση αυτοκινήτου= βενζίνη / πετρέλαιο - θέρμανση χειμώνα= πετρέλαιο - λειτουργία computer = ηλεκτρική ενέργεια Β. Το κύτταρο: μία πολυ-αυτο-συναρμολογούμενη εξαιρετικά σύνθετη μηχανή και η δομή, λειτουργία & εξέλιξη της βασίζεται στην ενέργεια από ΑΤΡ ΠΩΣ ΕΓΙΝΕ & ΓΙΝΕΤΑΙ Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΕΠΙΒΙΩΣΗ & ΑΝΑΠΤΥΞΗ? 1. Αρχικά με αναερόβια ζύμωση: αρχέγονων ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ μορίων ή τροφών (ΣΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ) ATP 2. Μηχανισμός μεταφοράς e- (ΣΕ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ-Μιτοχόνδρια) Φωτεινή ενέργεια Φωτοσύνθεση ΦΥΤΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Αερόβια αναπνοή ΧΡΗΣΗ Ο 2 ΖΩΪΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ATP ATP

ΤΑ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΑΠΟΚΤΟΥΝ ΑΤΡ με 2 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥΣ -I Α. Χωρίς μεμβράνες: με γλυκόλυση στο ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ Υδατάνθρακες: η γλυκόλυση Α1. Το ATP είναι το κύριο ενεργειακό «νόμισμα» (τριφωσφορική αδενοσίνη) 3X φωσφορικές ομάδες -1 +2 +2-1 +2 Α2. Η γλυκόλυση παράγει: 2x πυροσταφυλικό, 2xNADH & καθαρό ενεργειακό κέρδος 4-2 = 2 μόρια ATP Άρα: παράγει χαμηλά επίπεδα ενέργειας σε ΑΤΡ 2x

ΤΑ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΑΠΟΚΤΟΥΝ ΑΤΡ με 2 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥΣ -II A. Χωρίς μεμβράνες: η οξείδωση των λιπαρών οξέων -Το λιπαρό οξύ (π.χ. το παλμιτικό οξύ), συνδέεται με το συνένζυμο Α (CoA-SH) με κόστος ενός μορίου ATP -Η αποικοδόμηση του λιπαρού οξέος συνοδεύεται από την παραγωγή FADH 2 και NADH και καταλήγει με τη παραγωγή ακετυλο-coa Κύκλος Krebs Η οξείδωση των λιπαρών οξέων καταναλώνει 1Χ ΑΤΡ, παράγοντας 1x FADH2, 1x NADH & 1x ακετυλο-coa

Ο κύκλος του κιτρικού οξέος ή κύκλος του Krebs ΓΛΥΚΟΖΗ Πυροσταφυλικό Σημαντικές Διεργασίες 1. Αναγωγή 3Χ NAD + & 1Χ FAD + 2. Παραγωγή 2Χ CO 2 Ενδιάμεσοι μεταβολίτες του κύκλου Krebs και Παραγωγή NADH, FADH 2 & CO 2

Β. Μέσω ΜΕΜΒΡΑΝΩΝ στα ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ Ο δια-μεμβρανικός μηχανισμός παραγωγής ενέργειας ATP, ΑΠΑΙΤΕΙ: 1. ηλεκτρόνια (e-) υψηλής ενέργειας (από οξείδωση τροφών) 2. αλυσίδα φορέων μεταφοράς e- (ενσωματωμένη στη μιτοχονδριακή μεμβράνη) 3. πρωτόνια Η + (από το Η 2 Ο) 4. μία πρωτονιακή αντλία 5. μία συνθάση ATP ή ένζυμο σύνθεσης ATP Ο Διαμεμβρανικός μηχανισμός παράγει 32-34 μόρια ATP

Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΟΥ cristeae - Τα μιτοχόνδρια έχουν ένα σύστημα δύο μεμβρανών: την εσωτερική και την εξωτερική μεμβράνη. Μεταξύ των είναι ο Διαμεμβρανικός χώρος. Οι αναδιπλώσεις (cristae) της εσωτερικής μεμβράνης εκτείνονται μέσα στο Στρώμα - Η εσωτερική μεμβράνη είναι αδιαπέραστη: σε μικρά μόρια & ιόντα - Η αλυσίδα μεταφοράς των ηλεκτρονίων βρίσκεται στην εσωτερική μεμβράνη

ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑ & ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ - Ανακαλύφθηκαν από τον Robert Altman & o όρος μιτοχόνδριο προέρχεται από τα Ελληνικά: μίτος (κλωστή) + χόνδρος (κοκκίο, κόκκος) - Μιτοχόνδρια υπάρχουν σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα: φυτά & ζώα, αλλά - Μιτοχόνδρια ΔΕΝ υπάρχουν στα αερόβια βακτήρια Ποιά είναι η σπουδαιότητα των μιτοχονδρίων? 1. Στις μιτοχονδριακές μεμβράνες συντίθεται το μεγαλύτερο ποσοστό ATP ενός κυττάρου 2. Χωρίς μιτοχόνδρια η κυτταρική ανάπτυξη & επιβίωση θα ήταν εξαιρετικά δύσκολη 3. Στα μιτοχόνδρια ολοκληρώνεται η οξείδωση της γλυκόζης ή ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ, που παράγει 32-34 μόρια ΑΤΡ

Η ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ συνδέεται με τη ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑΚΗ ΔΟΜΗ - Κάθε μιτοχονδριακό διαμέρισμα έχει διακριτό ρόλο - Το ΣΤΡΩΜΑ είναι το σημαντικότερο τμήμα του μιτοχονδρίου: περιέχει το Γενετικό σύστημα (μιτοχονδριακό DNA) & τα ένζυμα του οξειδωτικού μεταβολισμού (ΓΛΥΚΟΖΗ) ΚΥΤΤΑΡΟΔΙΑΛΥΜΑ Ο μεταβολισμός στο Στρώμα - Τα πυροσταφυλικό οξύ (γλυκόζη) & τα λιπαρά οξέα εισάγονται στο στρώμα από το κυτταροδιάλυμα -Μετατρέπονται σε ακετυλο-coa που οξειδώνεται σε CO 2 μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος, ή κύκλου Krebs παράγοντας τα ενεργειακά μόρια NADH & FADH 2

ΣΥΝΟΛΙΚΑ: 1.2. Στο Στρώμα: επιτελείται η οξείδωση του Ακετυλο-CoA : α. προς CO 2 & β. αναγωγή των NAD + & FAD + σε NADH και FADH 2 : ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ενέργειας & γ. επανοξείδωση των NADH & FADH 2 σε NAD+ & FAD+, που παράγουν ATP: ΠΑΡΑΓΩΓΗ ενέργειας Ο μεταβολισμός στο Στρώμα

Γλυκόλυση & Οξειδωτική Φωσφορυλίωση H συνολική ενέργεια που προέρχεται από την Γλυκόζη: Αποικοδόμηση γλυκόζης - στη γλυκόλυση (κυτταρόπλασμα) - στο κύκλο του κιτρικού οξέος (μιτοχόνδρια) Παραγωγή: 2 ATP 10 NADH + 2 FADH2 Παραγωγή: 32-34 ATP Μεταφορά e- σε μοριακό Ο 2 Συνολικά, η αποικοδόμηση γλυκόζης παράγει: 2 + 34 = ~36 ATP

Πώς παράγεται ενέργεια στα μιτοχόνδρια: η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων ΓΕΝΙΚΑ: α. η μεταφορά e- & οξειδωτική φωσφορυλίωση επιτελούνται από πρωτεϊνικά σύμπλοκα στην ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΑΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ β. στην οξειδωτική φωσφορυλίωση τα e- από NADH & FADH 2 : μεταφέρονται στο Ο 2 και η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται για σύνθεση ATP από ADP 1. Τα e- από την οξείδωση του NADH - Μεταφέρονται μέσω της εσωτερικής μεμβράνης και αποδίδουν μεγάλα ποσά ενέργειας: συνολικά, ΔG 0 (ελεύθερη ενέργεια) = -52.5Kcal/mol για κάθε μεταφερόμενο ζεύγος e- - Η παραγωγή ενέργειας γίνεται μέσω διέλευσης των e- από τέσσερις (4) οξειδοαναγωγικούς φορείς ή σύμπλοκα της εσωτερικής μεμβράνης - Οι φορείς αποτελούν την αλυσίδα μεταφοράς e- ή αναπνευστική αλυσίδα (ονομάζεται έτσι λόγω κατανάλωσης Ο 2 ) - Η μεταφορά των e- στην σύνθεση ATP συνδέεται με ένα πέμπτο σύμπλοκο, το ένζυμο της ATP συνθάσης

Η μεταφορά e- μέσω των συμπλόκων της μεμβράνης - Ι Η αλυσίδα μεταφοράς e- από το NADH * η Ροτενόνη αναστέλλει την μεταφορά e- από το σύμπλοκο Ι προς συνένζυμο Q (συνένζυμο Q) (κυτόχρωμα C) Έτσι, η πορεία μεταφοράς e- χρησιμοποιήθηκε στην επινόηση εντομοκτόνου ΑΤΡ συνθάση ** το κυτόχρωμα Cytc είναι επίσης κεντρικός ρυθμιστής του Προγραμματισμένου Κυτταρικού θανάτου 1. Τα e- από το NADH: μεταφέρονται μέχρι το σύμπλοκο IV 2. Η μεταφορά e- από το NADH συνδέεται: με μείωση της ελεύθερης ενέργειας ΔG 0 & άντληση Η+

Μεταφορά e- & Ποσά παραγόμενης ενέργειας 1. Η μεταφορά e- που προέρχονται από το NADH: 1. από NADH στο συνένζυμο Q (ή ουβικινόνη) αποδίδει: ΔG O = -16.6Kcal/mol 2. από το σύμπλοκο ΙΙΙ (ή κυτόχρωμα b) στο κυτόχρωμα C αποδίδει: ΔG O = -10.1Kcal/mol 3. από το κυτόχρωμα C: στο σύμπλοκο IV (οξειδάση του κυτοχρώματος) και στο Ο 2 αποδίδει: ΔG O = -25.8Kcal/mol ΣΥΝΟΛΟ: 16.6+10.1+25.8= -52.5 Kcal/mol * Το ΔG O : είναι η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας Gibbs (G) Με ΔG O = 0, υπάρχει ισορροπία αντιδρώντων και αδυναμία επιτέλεσης μιας αντίδρασης ** Σε μία αυθόρμητη αντίδραση, με τελική ΔG < της αρχικής ΔG: έχουμε απόδοση ενέργειας

Η διέλευση e- μέσω των συμπλόκων της μεμβράνης - ΙΙ 2. Τα e- που προέρχονται από την οξείδωση του FADH 2 -Το σύμπλοκο ΙΙ είναι ένα διακριτό σύμπλοκο που αποτελείται από 4 πολυπεπτίδια -Δέχεται e- από το ηλεκτρικό οξύ (κύκλος κιτρικού οξέος) & όχι από NADH -Μεταφέρει τα e-: στο συνένζυμο Q και μετά στα σύμπλοκα ΙΙΙ & IV, όπως για το NADH * Η μεταφορά e- από το ηλεκτρικό οξύ στο σύμπλοκο ΙΙ, δεν συνδέεται με μείωση ελεύθερης ενέργειας Επομένως, η διέλευση των e- του FADH 2 αποδίδει ελεύθερη ενέργεια μόνο στα σύμπλοκα ΙΙΙ & IV 1. Τα e- από το FAHD2: παρακάμπτουν το σύμπλοκο Ι 2. Η μεταφορά e- από το FADH 2 στο Q δεν προκαλεί άντληση πρωτονίων

Η διαφορά σύνθεσης ATP: στη Γλυκόλυση & στα Μιτοχόνδρια 1. Παραγωγή ΑΤΡ στη ΓΛΥΚΟΛΥΣΗ COO - COO - C-O (P) Κινάση πυροσταφυλικού C O + 2X ATP CH2 Φωσφο-ενολοπυροσταφυλικό οξύ ADP + (P) ATP CH2 Πυροσταφυλικό οξύ κύκλος Κιτρικού οξέος * Στη γλυκόλυση: η φωσφορική ομάδα (Ρi) μεταφέρεται απευθείας στο ADP μέσω μιάς κινάσης 2. Παραγωγή ΑΤΡ στην αλυσίδα μεταφοράς e- - Δεν συμβαίνει απευθείας μεταφορά της φωσφορικής ομάδας (Ρi) στο ADP - Η ενέργεια που παράγεται δημιουργεί μία διαβάθμιση (Η+) στις πλευρές της μεμβράνης - Η ενέργεια διαβάθμισης Η+ χρησιμοποιείται από την συνθάση του ΑΤΡ για ΣΥΖΕΥΞΗ: της αντίστροφης ροής (H+) προς το Στρώμα & σύνθεση ATP

Μέρος Β

Ο μηχανισμός: σύζευξης ροής e- & σύνθεσης ATP - I -Ο μηχανισμός σύζευξης ονομάζεται και Χημειοσμωτική Σύζευξη -Προτάθηκε (1961) από τον Peter Mitchel που υποστήριξε ότι: - η σύνθεση ΑΤΡ δεν παράγεται με άμεση μεταφορά φωσφορικών ομάδων (Pi+ ADP=ATP) αλλά με χρήση ενέργειας από την διαβάθμιση (Η+) στις πλευρές της εσωτ. μεμβράνης -Έγινε αποδεκτή 10 χρόνια μετά την αρχική της πρόταση -Είναι γενικός μηχανισμός παραγωγής ΑΤΡ για: μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες & βακτήρια Η βάση του μηχανισμού 1. η μεταφορά e- στα σύμπλοκα Ι, ΙΙΙ & IV παράγει ενέργεια 2. η ενέργεια είναι συζευγμένη για άντληση πρωτονίων (Η+) προς το διαμεμβρανικό χώρο *Για κάθε ζεύγος e- που διέρχεται την αναπνευστική αλυσίδα, 10 (Η+) μεταφέρονται από το στρώμα στο διαμεμβρανικό χώρο (4Η+ από το σύμπλοκο Ι, 2Η+ από το ΙΙΙ & 4Η+ από το IV) 3. η ενέργεια αποθηκεύεται: ως χημική (Η+) & ηλεκτρική (διαφορά δυναμικού) που ευνοεί την σύνθεση ΑΤΡ

Ο μηχανισμός σύζευξης: ροής e- & σύνθεσης ATP - II Στάδιο 1 θετικό φορτίο >> e- e- Ηλεκτροχημική Διαβάθμιση αρνητικό φορτίο >> Η διέλευση e- προκαλεί ηλεκτροχημική διαβάθμιση με: α. διαφορά ph=1 ή 10-φορές λιγότερα Η+ στο στρώμα β. ηλεκτρικό δυναμικό: ~ 0.14 V

Ο μηχανισμός: σύζευξης ροής e- & σύνθεσης ATP - II γ. η διαφορά ph & το ηλεκτρικό δυναμικό επαναφέρουν τα Η+ στο στρώμα δ. η μη διαπερατότητα της μεμβράνης σε ιόντα επιτρέπει τη διέλευση Η+ ΜΟΝΟ μέσα από ένα δίαυλο του συμπλόκου V ή συνθάση ΑΤΡ ε. η ενέργεια από την διέλευση των Η+, ευνοεί η σύνθεση ΑΤΡ Στάδιο 2 Η ΣΥΝΘΑΣΗ ΑΤΡ -αποτελείται από δύο επικράτειες: Fo και F1 - οι επικράτειες Fo και F1 συνδέονται με λεπτό μίσχο - η Fo αποτελεί ηλεκτροκίνητο κινητήρα, διαπερνά την εσωτερική μεμβράνη & δρά ως δίαυλος Η+ προς το στρώμα - η διέλευση Η+ στην Fo περιστρέφει τμήμα της F1, που δρά σαν περιστροφικός κινητήρας - η περιστροφή ωθεί την σύνθεση ΑΤΡ στο τμήμα F1

Ο μηχανισμός παραγωγής ATP στην ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ Πρώτο ΣΤΑΔΙΟ: Οξείδωση Δεύτερο ΣΤΑΔΙΟ: Φωσφορυλίωση πολλά Η+ αντλία πρωτονίων Συνθάση ATP λίγα Η+ εσωτερική διλιπιδική στοιβάδα αφαίρεση Η+ από Η 2 Ο Αντίδραση παραγωγής ATP (φωσφορυλίωση ADP) Τα χαρακτηριστικά της Εσωτερικής Μιτοχονδριακής Μεμβράνης: 1. αποτελείται κατά 70% από πρωτεϊνες που συμμετέχουν στην οξειδωτική φωσφορυλίωση 2. Φέρει την αντλία πρωτονίων και την συνθάση ΑΤΡ 3. ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΔΙΑΠΕΡΑΤΗ: από πολλά ιόντα, μικρά μόρια και Η+ 4. Αντιπροσωπεύει την ΚΥΡΙΑ ΘΕΣΗ παραγωγής ενέργειας ATP

Η διέλευση e- στα σύμπλοκα, στην F1 & ενεργειακός απολογισμός ΑΤΡ Για κάθε 4 Η+, που διέρχονται από την Fo, η F1 παράγει 1 μόριο ΑΤΡ Άρα: 1. η οξείδωση 1Χ NADH με άντληση 10Η+ ( 4 στο σύμπλοκο Ι, 2 στο ΙΙΙ & 4 στο IV) παράγει: 1+ 0.5 +1 = 2.5 μόρια ΑΤΡ 2. η οξείδωση 1Χ FADH 2 με άντληση 6Η+ (εισέρχεται στο σύμπλοκο ΙΙ), 2 στο ΙΙΙ & 4 στο IV, παράγει: 0.5+1 = 1.5 μόρια ΑΤΡ Επομένως: η οξείδωση του NADH παράγει περισσότερο ΑΤΡ, από το FADH2

ΠΕΙΡΑΜΑ ΣΤΑΘΜΟΣ - Ι Coupling of Phosphorylauon to Electron and Hydrogen Transfer by a Chemiosmouc Type of Mechanism Dr. Peter Mitchel University of Edinburgh, Edinburgh, Scotland Nature, 1961, vol. 191, p.p. 144-148 Βραβείο Nobel 1978 Μέχρι το 1950 ήταν γνωστό ότι στην οξειδωτική φωσφορυλίωση : - γίνεται μεταφορά e- στο οξυγόνο μέσω ενδιάμεσων φορέων αλλά - ο μηχανισμός παραγωγής ενέργειας από τις αντιδράσεις μεταφοράς e-, ήταν ΑΓΝΩΣΤΟΣ - Η Αρχική Υπόθεση ήταν ότι: το ADP μετατρέπεται σε ΑΤΡ από κάποιο ενδιάμεσο μόριο μεταφοράς φωσφορικών ομάδων όπως στη γλυκόλυση - Έτσι, διατυπώθηκε η θεωρία ότι ενδιάμεσα μόρια ωθούν την σύνθεση ΑΤΡ με μεταφορά των φωσφορικών τους ομάδων (δηλ. άμεση φωσφορυλίωση ADP προς ATP) - Πλήν όμως, μέχρι το1960, δεν ταυτοποιήθηκαν τέτοια ενδιάμεσα - Βρέθηκε όμως ότι η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι στενά συνδεδεμένη με τις μεμβράνες και αναστέλλεται από χημικές ουσίες αποδιοργάνωσης της δομής των

ΠΕΙΡΑΜΑ ΣΤΑΘΜΟΣ - ΙΙ Ο Peter Mitchel πρότεινε ένα νέο μηχανισμό σύνθεσης ΑΤΡ: 1. δεν υπάρχουν ενδιάμεσα μόρια που άλλοι ερευνητές προσπαθούσαν να ταυτοποιήσουν 2. η σύνθεση του ΑΤΡ ωθείται από μια ηλεκτροχημική διαβάθμιση μεταξύ των 2 πλευρών της εσωτερικής μεμβράνης 3. Η ακεραιότητα της μεμβράνης αποτελεί προϋπόθεση στη σύνθεση ΑΤΡ Η χημειωσμωτική θεωρία Τα 2 συζευγμένα συστήματα ενσωματωμένα στη μεμβράνη Το σύστημα μεταφοράς e- (αναπνοή) προκαλεί: η διέλευση Η+ (έξω) & ηλεκτροχημική διαβάθμιση Το ένζυμο ΑΤΡ συνθάση μέσω: αντίστροφης ροής Η+ (προς τα μέσα), συμβάλλει στη φωσφορυλίωση του ADP προς ΑΤΡ

Η ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗ: Συνοπτικά Κύκλος Krebs (τα 2 συζευγμένα συστήματα) NADH FADH 2 Οξείδωση NADH Οξείδωση FADH 2 e- + NAD + e- + FAD + II e- Η + Η + Η + Η + Η + e- e- I Q III e- Cyt C e- Συνθάση IV ATP Αναπνευστική αλυδίδα e- Ο 2 Φωσφορυλίωση (ADP+ Pi=ATP)

Η δινιτρο-φαινόλη (DNP) υποστηρίζει την χημειο-οσμωτική σύζευξη 2,4-Dinitrophenol (C 6 H 4 N 2 O 5 ) - η DNP είναι μικρό μόριο & αυξάνει την διαπερατότητα των μεμβρανών σε πρωτόνια (Η+) χωρίς παραγωγή ΑΤΡ - η χρησιμοποιήθηκε (1940-50) σε ασθενείς για απώλεια σωματικού βάρους - η DNP προκάλεσε: 1. ελάττωση στα αποθέματα λίπους αλλά & 2. αύξηση θερμοκρασίας & έντονη εφίδρωση

* Η περίπτωση της δινιτρο-φαινόλης στην απώλεια σωματικού βάρους: ΠΩΣ ερμηνεύονται αυτά τα βιολογικά αποτελέσματα / συμπτώματα? ΑΠΑΝΤΗΣΗ Η 2,4-DNP προκαλεί ΑΠΟΣΥΖΕΥΞΗ της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης και έτσι: 1. μεταφέρει μεν πρωτόνια διαμέσω της μιτοχονδριακής μεμβράνης που οδηγεί σε ταχεία κατανάλωση ενέργειας (ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΛΙΠΟΥΣ) αλλά όμως 2. χωρίς παραγωγή ATP (Άρα: ΑΥΞΗΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ & ΕΝΤΟΝΗ ΕΦΙΔΡΩΣΗ) * Η 2,4 DNP σήμερα χρησιμοποιείται μόνο για ερευνητικούς σκοπούς

Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΓΟΝΙΝΗΣ - Όλα τα νεογέννητα θηλαστικά διαθέτουν τον εξειδικευμένο ιστό, φαιό λίπος - Τα μιτοχόνδρια του φαιού λίπους έχουν μία αποσυζευτική πρωτεϊνη της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, την ΘΕΡΜΟΓΟΝΙΝΗ - Η πρωτεϊνη αυτή συμβάλλει σε αυξημένη διαβάθμιση Η+, χωρίς όμως παραγωγή ΑΤΡ - Έτσι η δράση της οδηγεί σε παραγωγή θερμότητας και στην θερμο-ρύθμιση των νεογνών Παρόμοια φαινόμενα παρουσιάζονται και στις αρκούδες: -το συσσωρευμένο φαιό λίπος του καλοκαιριού χρησιμοποιείται για θερμο-ρύθμιση το χειμώνα κατά τη Xειμερία Nάρκη

Η ΥΛΗ για τις Εξετάσεις: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - σελ. 91 107 & η παρούσα παρουσίαση