Biochemie- deel 4: elektronentransportketen en oxidatieve fosforylatie

definitie cellulaire respiratie: + welke processen + plaats

het proces waarbij organische moleculen geoxideerd worden in aanwezigheid van een anorganische elektronenacceptor (O2) om grote hoeveelheden energie te produceren.

citroenzuurcyclus + oxidatieve fosforylering

celademhaling vindt plaats in de mitochondria

Waar gebeurt de oxidatie van de elektronencarriers NADH en FADH2 bij de respiratie?

Eukaryoten: in het binnenste membraan van de mitochondriën

Prokaryoten: in het cytoplasmatisch membraan

Stroom van elektronen in de elektronentransportketen/ ademhalingsketen:

de elektronen stromen van een lage reductiepotentiaal naar een hoge reductiepotentiaal, zodat deze reactie exergonisch is, de elektronen worden doorgegeven via een reeks elektronencarriers met stijgende affiniteit van de elektronen

→ de (potentiële) energie van de elektronen neemt af tijdens het transport

wat is de rol van co-enzym Q in de elektronentransportketen

Co-enzym Q verzamelt elektronen van complex I, complex II en van andere flavoproteïnen voor de elektronentransfer naar complex III

Types elektronencarriers:

• pyridinegebonden dehydrogenasen met NAD/NADP

• flavinegebonden dehydrogenasen et FAD/FMN

• ijzer-zwavelproteïnen (complexatie aan cysteïne)

  • enkel elektrontransport, geen waterstof

  • 1 elektron per transfer

• cytochromen met ijzerporfyrine als prosthetische groep

  • enkel elektrontransport, geen waterstof

  • 1 elektron per transfer

• co-enzym Q = ubichinon

  • bestaat uit isopreen-units, beweegt vrij door mitochondriaal membraan

  • transfer van elektron en van H+

waarom genereert een molecule NADH meer ATP dan een molecule FADH2?

NADH geeft zijn moleculen eerder af (bij een lagere reductiepotentiaal) waardoor deze meer (potentiële) energie bevatten dan de elektronen van FADH2

NADH = 3 ATP

FADH2 = 2 ATP

Hoe geraken de gevormde NADH-moleculen van de glycolyse vanuit het cytosol in de mitochondria?

• glycerofosfaat shuttle naar FADH2 (irreversibel en verbruikt energie)

• malaat/aspartaat shuttle (reversibel)

werking van glycerofosfaat shuttle

NADH + dihydroxyacetonfosfaat vormen glycerol-3-fosfaat, de elektronen zitten dus gestockeerd in glycerol-3-fosfaat, de elektronen worden doorgegeven aan FAD → FADH2

verlies van energie → nog maar 2 ATP door FADH2

werking van malaat/aspartaat shuttle

men vormt malaat uit aspartaat (malaat stockeert de elektronen) en malaat kan over het membraan transporteren, in de gelmatrix wordt malaat opnieuw omgezet in asparaat met de reductie van een NAD+ (er gaat geen energie verloren)