ObrazE212

I Rozprzęgacze ~] Niektóre związki chemiczne (np. 2,4-dinitrofenol; DNP) są I .    ■ I czynnikami rozprzęgającymi; umożliwiają one przebieg transportu

elektronów bez syntezy ATP, Związki te przenosząc jony H* przez wewnętrzną błonę mitochondrialną znoszą gradient protonowy, wskutek czego rozprzęgają mitochondria- Energia uzyskana z tak rozprzężonego transportu elektronów jest uwalniana w postaci ciepła. Mechanizm rozprzęgający również występuje w pewnych tkankach jako norma fizjologiczna (np. mitochondria brunatnej tkanki tłuszczowej rozprzęga białko nazwane tennogeniną). W rezultacie wytwarzanie ciepła (tcrmogeneza „bezdrżeniowa") przez tkankę tłuszczową służy do ochrony wrażliwych tkanek ciała noworodków zwierząt i do utrzymywania właściwej temperatury ciała w czasie hibernacji.

Reoksydacja

cytozolowego

NADH

Cytozolowy NADH nie może przejść przez wewnętrzną błonę mitochondrialną, aby zostać utleniony. Jednakże może on być ponownie utleniony przez czółenko glicerolo-3-fosforanowe.

W cytozolu dehydrogenaza glicerolo-3-fosforanowa utlenia NADH i redukuje fosfodihydroksyaeeton do glicerolo-3-fosforanu. Następnie głicerolo-3-fosforan wchodzi do mitochondrium i zostaje tam przekształcony z powrotem w fosfodihydroksyaeeton przez mitochondrialną dehydrogenazę gUcerolo-3-fosforanową (enzym związany z FAD). Fosfodihydroksyaeeton dyfunduje z powrotem do cytozolu. Enzym związany z FADH2 zostaje powtórnie utleniony dzięki przeniesieniu jego elektronów do ubichinonu znajdującego się w łańcuchu transportu elektronów. Ponieważ elektrony wchodzą do łańcucha transportu elektronów z FADHł na jedną cząsteczkę cytozolowego NADH przypada tylko 13 cząsteczki zsyntetyzowanego ATP. W sercu i wątrobie reoksydacja cytozolowego NADH zachodzi z udziałem czółenka jablczanowo-asparagi-nianowego. W cytozolu szczawiooctan zostaje redukowany przez NADH do jablczanu i wchodzi do mitochondrium za pomocą przenośnika jabłczanowo-a-ketoglutaranowego. W matriks jablczan ulega reoksydacji do szczawiooctanu przez NAD', który ulega redukcji do NADH, co jest ostatecznym wynikiem przeniesienia netto elektronów z cytozolowego NADH do matriksowego NADH. Szczawiooctan, przekształcony przez transaminację w asparagirtian, opuszcza mitochondrium i w cytozolu zostaje przekształcony z powrotem w szczawiooctan, znowu dzięki tzansaminacji.

Tematy pokrewne Glikoliza (J3)    Fotosynteza (L3)

Cykl kwasu cytrynowego (LI)

Wprowadzenie    W organizmach eukariotycznych trflnspnrt.nlaktmnów i fosforylacji_oksy-

dacyjna zachodzą w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. W tych procesach dokonuje się powtórne utlenianie cząsteczek NADH i FADHł pochodzących z cyklu kwasu cytrynowego (umiejscowionego w matriks mitochondrialnej: temat LZ). glikolizy (umiejscowionej w cytoplazmie; temat J3) i utleniania kwasów tłuszczowych (umiejscowionego w matriks mitochondrialnej; temat K?) oraz przechwytywanie uwalnianej energii

przez powstający ATP. Fosforylacja oksydacyjna jest zdecydowanie naj-iffiększyfn żrodlem energii wTęwnŚrćF U prokariotów składniki transportu elektronów i fosforylacji oksydacyjną mieszczą się w błonie komórkowej (patrz temat Al).    “    '

Potencjał

oktydo-

radukcyjny

Transport fslaktronów t NADH

Utlenianie cząsteczki polega na utracie elektronów Redukgąaąste-czki polega naprzyjeciu elektronów. l'oriiewazVreakciach chemicznych nie dochodzi do tworzenia lub niszczenia elektronów, utlenianie jedne) cząsteczki pociąga za sobą redukcję innej (jest to reakcja oksydoreduk-cyjna). Tak więc, z definicji, transport elektronów zaliczasifTlo reakcji oksydoredukcyjnych. W reakcji oksydoredukcyjnej:

NADH ♦ H* ♦ WO2 «—» NAD* + HjO

NADH traci -elektrony, gdy zostaje utleniony do NAD*. Natomiast den cząsteczkowy, kiedy ulega redukcji do wody, przyjmuje elektrony.

Potencjał oksydoredukcyjny, E Gub potencjał redoks) jest miarą powinowactwasubsłancji do elektronów, a jego pomiar przeprowadza się w stosunku dowodom. Dodatni potencjał oksydoredukcyjny oznacza, że dana substancja ma większe powinowactwo do elektronów niż wodór i dlategohędzie przyjmować elektrony nd wodom. Substancja o ujemnym potencjale redoks wykazuje mniejsze powinowactwo do elektronów niż wodór, będzie więc oddawaćelektroriy do H*. wskutek czego powstanie wodór. W przykładzie podanym wyżej NADH. jako czynnik silnie redukujący, ma ujemny potencjał redoks i wykazuje tendencję do oddawania elektronów. Natomiast den jest silnym utleniaczem o potencjale dodatnim z tendencja do przyjmowania elektronów.

W układach biologicznych standardowy potengał redoks danej substancji (Eo'( mierzy się w warunkach standaraowycn. w pH7. a jego wartość wyraża się w woltach. W reakcji oksydoredukcyjnej, w której zachodzi przeniesienie elektronu, całkowita zmiana napięcia towarzysząca reakcji (zmiana potencjału elektrycznego, AE) jest suma zmian napięcia pojedynczych reakcji oksydoredukcyjnych. Standardowa zmianę energii swobodną reakcji w pH 7, AG⁰', można łatwo obliczyć ze zmiany potencjału redoks AEo' substratu i produktu:

óG°'=-nFAV

gdzie n oznacza liczbę przeniesionych elektronów, AEo jest wyrażana w woltach (V), a AG⁰' w kilodżulach na mol (KJ/mol), F jest stałą Faradaya (96,556 KJ iHmól*¹). Zauważmy, że reakcja ta, wykazująca dodatnią wartość AEo, ma ujemną AG⁰' (jest więc egzoergiczna). Zatem w przypadku reakcji:

NADH + H* +1602 «—> NAD* + H₂0

AEo' = +1,14 V AG⁰' * -220,2 KJ mor¹

Porównując energetykę utleniania NADH:

NADH + H^ł + I4Ą <—> NAD* + H2O AG⁰’ = -220’KJmoT¹