Oksidatiivinen fosforylaatio = ATP:n tuotto NADH:lta ja FADH2:lta hapelle tapahtuvan elektroninsiirron ja ATP-syntaasin avulla

Samankaltaiset tiedostot
Soluhengitys + ATP-synteesi = Oksidatiivinen fosforylaatio Tuomas Haltia Elämälle (solulle) välttämättömiä asioita ovat:

Elintoimintojen ylläpito

SOLUN AINEENVAIHDUNTA Nina Peitsaro Helsingin yliopisto Lääketietellinen tiedekunta/biokemia

Historiaa. Mitokondriot. Chapter Palade: rakenne

Mitokondriot. Mitokondrion sisäkalvon muodostamat fragmentit. Historiaa. Mitokondrioiden hajottaminen ultraäänellä

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta Sukunimi Bioteknologia tutkinto-ohjelma Etunimet valintakoe pe Tehtävä 1 Pisteet / 15

Rakenne 2. Mitokondriot. Historiaa. Rakenne 3. Rakenne 1. Mitokondrio halkaistuna

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 8. Solut tarvitsevat energiaa

GLYKOLYYSI! Glykolyyttinen metaboliareitti! LUENNON RAKENNE! ENERGIA HIILIHYDRAATEISTA. ATP:n ANAEROBINEN JA AEROBINEN UUDELLEENMUODOSTUS

Kemian Nobelin palkinto Na +, K + -ATPaasin ja ATP-syntaasin tutkijoille. Moshe Finel ja Tuomas Haltia

GLYKOLYYSI! Riikka Kivelä, LitT Tutkijatohtori Wihurin tutkimuslaitos ja Translationaalisen syöpäbiologian tutkimusohjelma Helsingin yliopisto

Eturauhassyövän mitokondriaaliset haploryhmät suomalaisessa väestössä

Liikunta. Terve 1 ja 2

Mitokondriot ja mitokondriotaudit

2.1 Solun rakenne - Lisämateriaalit

Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin vastataan suomeksi.

-1- Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi.

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 3. Solujen kemiallinen rakenne

Bioteknologia tutkinto-ohjelma valintakoe Tehtävä 1 Pisteet / 30

ENTSYYMIKATA- LYYSIN PERUSTEET (dos. Tuomas Haltia)

Ketogeeninen ruokavalio aineenvaihdunta

YMPYROI OIKEAT VAIHTOEHDOT

PROTEIINIEN MUOKKAUS JA KULJETUS

Fyysinen valmennus sulkapallossa Pajulahti Sulkapallon lajianalyysiä Kestävyys V-M Melleri

Vastaa lyhyesti selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Ikääntymisen vaikutukset hengitys- ja verenkiertoelimistön toimintaan Aging and cardiovascular function (s. 882/642)

Biokemian perusteet : Hemoglobiini, Entsyymikatalyysi

Poikkijuovainen lihassolu 1. Erilaistuneita soluja. Lihassolu. Poikkijuovainen lihassolu 2. Lihaskudokset. Poikkijuovainen lihassolu 3

Solun Kalvot. Kalvot muodostuvat spontaanisti. Biologiset kalvot koostuvat tuhansista erilaisista molekyyleistä

NITRIFIKAATIOBAKTEERIEN TOIMINTA

METABOLISTEN LIHASSAIRAUKSIEN SEULONTATUTKIMUKSET KUOPION YLIOPISTOLLISESSA SAIRAALASSA

Energiantuottoteoria Koripalloharjoittelun tukitoimet

Terveysliikunta tähtää TERVEYSKUNNON ylläpitoon: Merkitystä tavallisten ihmisten terveydelle ja selviytymiselle päivittäisistä toimista KESTÄVYYS eli

Genomin ylläpito Tiina Immonen BLL Lääke8eteellinen biokemia ja kehitysbiologia

TYYPIN 1 DIABETEKSEN JA KESTÄVYYSHARJOITTELUN VAIKUTUKSET ENERGIAMETABOLIAAN LIITTYVIEN GEENIEN ILMENEMISEEN HIIRTEN RAAJALIHAKSISSA

Elämän synty. Matti Leisola

Kappale 1. Peruskemia

ELEC-C2210 Molekyyli- ja solubiologia

Oulun yliopiston biokemian tutkinto-ohjelman valintakoe

Muuttumaton genomi? Genomin ylläpito. Jakson luennot. Luennon sisältö DNA:N KAHDENTUMINEN ELI REPLIKAATIO

This is an electronic reprint of the original article. This reprint may differ from the original in pagination and typographic detail.

TESTITULOSTEN YHTEENVETO

Euromit2014-konferenssin tausta-aineistoa Tuottaja Tampereen yliopiston viestintä

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 7. Fotosynteesi tuottaa ravintoa eliökunnalle

Integrated teaching of clinical physiology

The Plant Cell / Fotosynteesi

Anatomia ja fysiologia 1 Peruselintoiminnat

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

Sokeriaineenvaihdunta: Fruktolyysi ja glykolyysi

Laserin käyttö eläinlääkinnässä

Esim. ihminen koostuu 3,72 x solusta

VASTAUS 1: Yhdistä oikein

DNA-testit. sukututkimuksessa Keravan kirjasto Paula Päivinen

Erilaisia soluja. Siittiösolu on ihmisen pienimpiä soluja. Tohvelieläin koostuu vain yhdestä solusta. Veren punasoluja


Aktiini-myosiini-kompleksi. Sähköinen dipoliteoria ja aktomyosiinin molekyylimoottori lihassupistuksessa

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Genomin ilmentyminen Liisa Kauppi, Genomibiologian tutkimusohjelma

Nimi sosiaaliturvatunnus

Teknillinen tiedekunta

Rasvahapoista elimistö voi valmistaa ketoaineita, joita aivot ja sydänlihas voivat käyttää energianlähteenä.

DNA:n informaation kulku, koostumus

DNA > RNA > Proteiinit

Ota henkilötodistus mukaasi jättäessäsi vastauspaperin. Kysymyksiin voi vastata suomeksi, ruotsiksi tai englanniksi.

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

6 GEENIT OHJAAVAT SOLUN TOIMINTAA nukleiinihapot DNA ja RNA Geenin rakenne Geneettinen informaatio Proteiinisynteesi

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Solun kalvorakenteet ja niiden välinen kuljetus

Solun tuman rakenne ja toiminta. Pertti Panula Biolääketieteen laitos 2012

Genomi-ilmentyminen Genom expression (uttryckning) Nina Peitsaro, yliopistonlehtori, Medicum, Biokemia ja Kehitysbiologia

Genomin ylläpito TIINA IMMONEN MEDICUM BIOKEMIA JA KEHITYSBIOLOGIA

Bioteknologian tutkinto-ohjelma. 1. a) Rastita, mitkä seuraavista väittämistä ovat oikein ja mitkä väärin. (10 p.)

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

Ma > GENERAL PRINCIPLES OF CELL SIGNALING

Hiilihydraatit. Hiilihydraatteja pilkkovia entsyymejä on elimistössä useita.

Ribosomit 1. Ribosomit 4. Ribosomit 2. Ribosomit 3. Proteiinisynteesin periaate 1

Biokemia ja molekyylibiologia Välitentti I

Lääketieteellisten tiedekuntien pääsykokeen vastausanalyysi Biologia Petri Ojala, FM Lahden lyseo

PROSESSITEKNIIKAN PERUSTA 2011 Bioprosessitekniikan mahdollisuudet. Biotekniikan määritelmä

e-water PINTAHYGIENIAN JA SIIVOUSTYÖ LAADUN VARMISTUS Suomen Vesikoulutus Puhdasvesi Risteily 2016

ALKOHOLIN VAIKUTUS MAKSAN AIN E ENVAIH DUNTAAN

Ribosomit 1. Ribosomit 2. Ribosomit 3

Sytosoli eli solulima. Sytosoli. Solunsisäiset rakenteet, kalvostot ja proteiinien lajittelu (Chapter 12 Alberts et al.)

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita

Bioteknologian tutkinto-ohjelma Valintakoe Tehtävä 3 Pisteet / 30

Ketogeeninen ruokavalio ja aineenvaihdunta. Ketogeeninen ruokavalio ja aineenvaihdunta

NON-CODING RNA (ncrna)

Sukunimi Etunimet Tehtävä 1 Pisteet / 20

Luku 23. Esitiedot Työ, konservatiivinen voima ja mekaaninen potentiaalienergia Sähkökenttä

APOLIPOPROTEIINI A1 ILMENTYMINEN JA OKSIDATIIVISEEN FOSFORYLAATIOON OSALLISTUVAT PROTEIINIKOMPLEKSIT

Oulun yliopiston biokemian koulutusohjelman valintakoe

VAIN NE SIVUT TARKASTETAAN, JOIHIN PYRKIJÄ ON MERKINNYT HENKILÖTIE- TONSA ENNEN KOKEEN PÄÄTTYMISTÄ.

8. Chemical Forces and self-assembly

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 2. Solun perusrakenne

Biomolekyylit 2. Nukleotidit, aminohapot ja proteiinit

Miten kasvit saavat vetensä?

SOLUBIOLOGIAN LUENTORUNKO (syksy 2013) Seppo Saarela ;

x _ Miksi elinikä ei ole rajaton? Mediterranean fruitfly (Ceratitis capitata) Eliniän jakautuma

BIOMOLEKYYLEJÄ. fruktoosi

PERINNÖLLISET TEKIJÄT JA NIIDEN MERKITYS RINTASYÖPÄSAIRASTUMISESSA. Robert Winqvist. SyöpägeneCikan ja tuumoribiologian professori Oulun yliopisto

Transkriptio:

Soluhengitys + ATP-synteesi = Oksidatiivinen fosforylaatio Soluhengitys = Mitokondrioissa tapahtuva (ATP:tä tuottava) prosessi, jossa happi toimii pelkistyneiden ravintomolekyylien elektronien vastaanottajana Oksidatiivinen fosforylaatio = ATP:n tuotto NADH:lta ja FADH2:lta hapelle tapahtuvan elektroninsiirron ja ATP-syntaasin avulla Lehninger, luku 19; Stryer, luku 18

Elämälle (solulle) välttämättömiä asioita ovat: KYKY OTTAA ENERGIAA YMPÄRISTÖSTÄÄN (solut kaukana termodynaamisesta tasapainotilasta!) JÄRJESTELMÄ INFORMAATION SÄILÖMISEEN JA SIIRTÄMISEEN (DNA, geenit etc.)

Luennon tavoite: Ymmärtää miten ravintomolekyylien energia muutetaan ATP:n energiaksi Hengityskompleksit. Kemiosmoosi. ATP-syntaasi. Aerobinen glykolyysi + oksidatiivinen fosforylaatio: 30-32 ATP:tä/glukoosi Anaerobinen glykolyysi: 2 ATP:tä /glukoosi

Soluhengityksen periaate (Redox-energia protonigradientti ATP:n kemiallinen energia) NADH -glykolyysistä -PDH-reaktiosta (pyruvaatti asetyyli-koa) -TCA-syklistä e- = NADH, FADH2

Mistä NADHja FADH2: Glykolyysi, TCA-sykli, Electrons carried via NADH and FADH2 Electrons carried via NADH Glycolysis GlucoPyruvate se Cytosol ATP Figure Substrate-level phosphorylatio Citric acid cycle Oxidative phosphorylation: electron transport and chemiosmosis Mitochondrio n ATP Substrate-level phosphorylatio n ATP Oxidative phosphorylatio n

Mistä NADH ja FADH2? Glykolyysistä mutta myös rasvahappojen β-

Sitruunahappokierrossa: kaksi hiiltä lohkeaa CO2:na

Hengitysketju

Mitä tapahtuu, jos happea ei ole? à Hengitysketju ei pysty hapettamaan NADH:ta ja FADH2:ta Nämä alkavat kertyä Sitruunahappokierto pysähtyy! Glykolyysi ei pysähdy: Sen tuottama NADH pystytään hapettamaan tuottamalla pyruvaatista laktaattia! Ilman happea pystytään tuottamaan 2 ATP:tä / glukoosi Jos O2 saatavilla, tuotto on 30-32 ATP/glukoosi!

Soluhengityksen happea käyttävä entsyymi sytokromioksidaasi Elektronit siirtyvät syt c CuA syt a syt a3/cub O2 Hapen pelkistyminen vedeksi H2O kuluttaa H+ matriksista Elektronien siirtyminen on kytkeytynyt myös H+pumppaukseen kalvon ulkopuolelle Syntyy p, H+:ien sähkökemiallinen potentiaaliero kalvon yli

ATP-syntaasi käyttää p:tä ATP:n tuottamiseen Käyttää n. 3H+/ATP ATP tuotetaan mitokondrion matriksiin, josta se on kuljetettava sytoplasmaan

Mitokondriotaudit eli OXPHOStaudit = vikaa mitokondrioissa Aiheutuvat mutaatioista joko mtdna:ssa (koodaa 13 hengityskompleksin osaa sekä 22 trna- ja 2 rrna-geeniä) tai tuman DNA:ssa (esim. mtdna:n ylläpitoon ja synteesiin tarvittavien proteiinien geenit). Esimerkkejä: -MERF (Myoclonic Epilepsy and Ragged red Fibers), mutaatio trna-geenissä; -MELAS (Mitochondrial Encephalomyopathy, Lactic Acidosis and Stroke-like episodes), mutaatio trna-geenissä;

MERF-mitokondrio EM:ssä parkkipaikkakpl:t = kreatiinikinaasia; valomikroskoopissa repalesyyt (RRF), indikoivat

mtdna: LHON-, MELAS- ja MERFF-mutaatiot

Soluhengityksen periaate (Redox-energia protonigradientti ATP:n kemiallinen energia)

Kemiosmoottinen teoria (toi Nobelin P. Mitchellille 1978) Miten hengitys ja ATP-synteesi kytkeytyvät

Hengityskompleksit Mitokondrion sisäkalvon kalvoproteiineja Metalloproteiineja; paljon alayksiköitä! Protonipumppuja Kompleksi I = NADH-dehydrogenaasi (Kompleksi II = sukkinaattidehydrogenaasi) Kompleksi III = Q-sytokromi c oksidoreduktaasi, sytokromi bc1-kompleksi Kompleksi IV = sytokromi c oksidaasi

Hengitysketjussa elektronit kulkevat alamäkeen (-300 mv NADH Q (365 mv); QH2 cyt c (209 mv); cyt c O2 (562 mv)

Elektroninsiirtoketju = hengityskompleksien ja niiden välisten elektroninsiirtäjien muodostama funktionaalinen

Kompleksi I = NADHdehydrogenaasi +H+

Kompleksi I:n rakenne (Naturessa toukokuussa 2010) Protonien kuljetusmekanismi alkaa hahmottua!

Rautarikkikeskukset

FADH2 sukkinaattidehydrogenaasi

QH2-sytokromi c reduktaasi

Syt. c reduktaasi = bc1kompleksi = kompleksi III

Kompleksi III:n mekanismi: Qsykli

Kompleksi IV = sytokromioksidaasi

NADH/O = 10 H+ (matriksi intermemb. tila)

ATP-syntaasi (Kompleksi V) (Nobel Walkerille & Boyerille 1997) Rakenne tunnetaan (v. 1995) 3-4 H+/ATP Rotaatiokatalyysi Binding change mekanismi Kolme aktiivista keskusta betaalayksiköissä

Boyer keksi: BINDING-CHANGE MECHANISM Kolme aktiivista keskusta (β-alayksiköissä) -yksi T-tilassa: tiukasti sitoutunut ATP -yksi L-tilassa: ADP + Pi -yksi O-tilassa: tyhjä (ATP irtoaa) 3H+ F0:n läpi Gamma-alayksikön rotaatio vastapäivään T --- O --- L --- T

Gamma-alayksikön rotaatio määrää kunkin aktiivisen

Ratkaiseva koe, joka vakuutti Nobel-komitean (v. 1996): ATP:n

C-multimeerin rotaatio (v.1999)

Yhden NADH:n hapetus johtaa 10 H+:n kuljetukseen kalvon yli. ATP-syntaasi ja ATP:n kuljetus vaativat 4 H+/ATP. Yksi NADH tuottaa 2,5 ATP:tä. Montako NADH:ta saadaan yhdestä glukoosista?

Montako ATP/Glukoosi? (ATP/NADH = 2,5)

Hengityskontrolli (= kuinka hapenkulutus ja ATP:n kulutus ovat ATP:n kulutus alentaa fosforylaatiopotentiaalia Lisääntynyt protonivirtaus F0F1:n läpi Protonimotorinen voima alenee Hengityskompleksien protonipumppujen vastapaine alenee Hengityskompleksit siirtävät elekroneja hapelle nopeammin

ADP:n lisäys kiihdyttää hengitystä

Irtikytkijän ja ATP-syntaasin inhibiittorin vaikutus hapen kulutukseen

Irtikytkijän vaikutusmekanismi: tekee kalvon protoneja

Yhteenveto

ATP-syntaasi animaatioita: http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/metabolism/atpsyn2.swf http://users.soe.ucsc.edu/~hongwang/project/atp_synthase/