2008 2009+Biyokimya+II+Karbonhidrat+Met+2

8/9/2019 2008 2009+Biyokimya+II+Karbonhidrat+Met+2

1/54

1

BYOKMYA II

KARBONHDRATMETABOLZMASI-IIELEKTRON TRANSPORTU VE

OKSDADF FOSFORLASYON

YARD.DO.DR. AL KARAGZ


2/54

2

ekil 1 : Oksidatif enerji oluumunun genel bir grn.


3/54

3Hcre solunumunun enzim yollar...


4/54

4


5/54

5

** Glukoz, ya asidi gibi enerjiden zengin molekller,sonunda CO2 ve H2O oluan bir dizi oksidasyon reaksiyonu

ile metabolize olurlar. Bu reaksiyonlarn metabolik ararnleri elektronlarn, zellemi koenzimler olannikotinamid adenin dinkleotid (NAD+) ve flavin adenindinkleotid (FAD)e vererek enerjiden zenginindirgenmi koenzimler (NADHve FADH2)

olutururlar.

** Bu indirgenmi koenzimler, elektron transport zinciri(ETZ) ad verilen bir grup zellemi elektrontayclarna bir ift elektron verirler. Elektronlar,ETZde ilerledike serbest enerjilerinin byk birblmn kaybederler. Bu enerjinin bir blm ADP vePitan ATP sentezlenmesinde kullanlr. Bu ilemoksidatif forforilasyon olarak ifade edilir.


6/54

6

*Elektron tanmas bir oksidasyon-redksiyon

reaksiyonudur;Elektronlar balca 4 ekilde tanabilirler;

1- e-lar dorudan doruya bir redoks iftindendierine e-olarak tanabilir:

(X- + H+ X + H2 , X- X + e- )


7/54

7

2- H atomlar olarak e- tanabilir:

1 H atomu =1 proton + 1 e-(H+ + e-)AH2 + B A + BH2

3- Elektronlarbirhidrid(:H)iyoneklindetanabilir:

(H+ + e-)H-S-H(H+ + e-) + NAD+ NADH+ H+ + S

4- BirorganikmoleklO2 ilereaksiyonagirersee-

tanmas olur:

R-CH3 + O2 A-CH2 + OH-


8/54

8

*Eo=standart oksidasyon-redksiyon potansiyeli (standartpotansiyel) (volt)

** Eo, redoks iftlerinin standart oksidasyon-redksiyonpotansiyelini tayin eder. Molekller arasnda e-tanmasndaetken kuvvet, redoks iftlerinin Eo dir. Her redoks ifti iinzel bir Eo deeri vardr.

r; 4 redoks iftinin Eo deerleri yle olsun,

1. Eo = - 0.04, 2. Eo = - 0.14, 3. Eo = - 0.18, 4. Eo = +0.1

Eo lar daha kk olan redoks iftleri e-larn Eo lar dahabyk olan redoks iftlerine aktarrlar.Yani e-tanmas ; 3 214 eklinde olur.


9/54

9

*ETZ de 2 e-nun substrata geii srasnda ortayakan serbest enerji nedir?

G = - n F Eo

n : tanan e-saysF : Faraday sabiti, 23.062 cal/volt.mol

Eo : e-alan ve e-veren redoks iftleri arasndaki potansiyelfark (alan-veren)G : standart serbest enerji (e-lar ETZ den geerken ortayakan enerji)

G = - olursa i grr (ekzergonik )G = + olursa i grmez (endergonik)

(*serbest enerjideki deiim Eodeki deiimin bykl iledirekt ilikilidir)


10/54

10

r; O2 + NADH +H+ H2O + NAD+

Burada redoks iftleri,NADH/NAD+ redoks iftinin Eo : - 0.32 vH2O/1/2O2 redoks iftinin Eo : +0.82 v

Eo

= + 1.14 vG = - n F Eo G= -2(23.063)(+0.82-(-0.32))G= - 52.6 KCal (ATP, G= - 7.3 KCal/mol)

Yani 2e- nun ETZ de tanmasyla ortaya kan

-52.6 KCal enerji rahatlkla 3 ATP oluturabiliyor. Kalanenerji ise s eklinde ortaya kyor.

* NAD+/NADH redoks iftlerinin relatif miktar = ~ 1000


11/54

11

Tablo 1. Memeli oksidasyon sistemlerinde baz redoks

potansiyelleri

Redoks potansiyeli sistem Eo (volt)

NAD+/NADHFMN/FMNH2Piruvat/LaktatSitokrom C Fe+3/Fe+2

O2 / H2O

-0.32-0.22-0.19+0.07

+0.82


12/54


13/54

13ekil 2: Solunum substrat ve rnleri iin temel mitokondri i membran

transport sistemleri.


14/54

14

Ferrz (Fe+2

)n ferrik (Fe+3

) iyona oksidasyonuylagsterildii gibi kimyasal olarak, oksidasyonelektronlarn kayb, redksiyon ise elektronunkazanlmas olarak tanmlanr.Buradan anlalaca gibi, oksidasyona daima bir

elektron alcsnn indirgenmesinin elik ettii sonucukar.

Oksidasyon-Redksiyona katlan enzimleroksidoredktazlar olarak adlandrlrlar.

Oksidoredktazlar da 4 gruba ayrlrlar;oksidazlar, dehidrogenazlar, hidroperoksidazlar veoksijenazlar.


15/54

15

Oksidazlar, H alcs olarak oksijeni kullanrlar.

Oksidazlar, H alcs olarak oksijeni kullanarak birsubstrattan hidrojenin uzaklatrlmasn kataliz eder.Bunlar, tepkime rn olarak su veya hidrojen peroksitoluturur.

Sitokrom oksidaz (sitokrom a3), birok dokuda yaygnolarak bulunan bir hemoprotein olup tipik olarakmiyoglobin, hemoglobin ve dier sitokromlarda bulunanhem prostetik grubunu ierir. Bu enzim,mitokondrilerde bulunan solunum tayc zincirin son

elemandr ve bu nedenle, substrat molekllerinindehidrogenazlarla oksidasyonu sonucunda ortaya kanelektronlarn son alclar olan oksijene aktarlmastepkimelerinden sorumludur.


16/54

16

Mitokondri Matriksi

Mitokondri iindeki jel kvamndakimatriks ksm piruvat, amino asitler veya asitlerinin oksidasyonundansorumlu enzimleri ve TCA siklusuenzimlerini ierirler.

re ve hem sentezinin bir ksmmitokondri matriksinde gerekleir.


17/54

17

*Mitokondrinin ETZi NADH ve FADH2 tarafndan tanan

e-

lar O2e aktarmak iin srasal olarak i gren 4 byk proteinkompleksi ierirler, bu komplekslerin her birinde;

1- e-transferini kataliz eden bir enzim,2- kompleks tarafndan tanan e-lar alan ve veren protein

olmayan (prostetik ) grup,3- membrandan H+larn geiini salayan yapsal bir proteinierirler (kompleks II hari).

*ET sistemi e-lar kompleksler arasnda tayan olduka

haraketli iki kk tayc da ierirler;

1- Sitokrom C2- Ubikinon (Koenzim Q) (ETZ de nonproteinik yap)


18/54

18

*Mitokondriyal sistemde e-lar direkt olarak tayanorganik gruplar, proteinlere bal prostetikgruplardr (oksidasyon-redksiyon).

*ETZde 4 eit prostetik grup i grmektedir;

1- Nkleotid kkenli tayclar (FAD, FMN)2- Mitokondriyal sitokromlarn Hem (Fe-tetrapirol halkas) gruplar3- Fe-S merkezleri (Fe-S-protein)4- Cu merkezi (Cu-protein)

FAD + 2H+ + 2e- FADH2Hem (Fe+3) + e- Hem (Fe+2)Fe-S (Fe+3) + e- Fe-S (Fe+2)

Cu-protein (Cu+2) + e- Cu-protein (Cu+1)


19/54

19


20/54

20

ekil 3: Mitokondrideki elektron tayclar.


21/54

21

ekil 4: Solunumda i gren multiprotein kompleksleri.


22/54

22ekil 5: ETZ kompleksleri ile proton tanmas.


23/54

23

Elektron Transport Zinciri Reaksiyonlar

1. NADH dehidrogenaz:

2. Koenzim Q (Ubikinon):

3. Sitokromlar:

4. Sitokrom a+a3 (sitokrom oksidaz) :


24/54

24


25/54


26/54

26


27/54

27

ekil 7: Mitokondridesolunumda igren sistemlerinyerleimi.


28/54

28

Membran Transport Sistemleri1. ATP-ADP transportu:

2. ndirgeyici edeerlerin tanmas:

a-Gliserofosfat mekiib- Malat-aspartat mekii


29/54

29

ekil 8: Sitosolden mitokondriye redklenmi koenzimlerin (NADHlarn)tanmasnda i gren mekik mekanizmalar (a- gliserofosfat mekii,

b- malat-aspartat mekii).


30/54

30


31/54

31


32/54

32


33/54

33

OKSDATFFOSFORLASYON

*Elektronlarn elektron transport zinciri boyunca

tanmas enerjik olarak tercih edilir, nkNADH glbir elektron vericisi, molekleroksijen ise doymaz bir elektron alcsdr.

Ancak elektronlarn NADHdan oksijene iletilmesidirekt ATP sentezi ile sonulanmaz.


34/54

34


35/54

35


36/54

36


37/54

37

***ETZ araclyla oluturulan H+ gradienti ATPsentazn (FoF1 ATPaz) ATP sentezlemesi iinenerji kaynadr.

*ATP Sentaz, ATPaz olarak da adlandrlr,nk izole edilmi enzim ATPnin ADP veinorganik fosfata hidrolizini de kataliz eder.

FoF1 ATPaz


38/54

38


39/54

39

Boyer hipotezi*


40/54


41/54

41


42/54

42

bacteriorhodopsin*ATP oluumuna yol aan H+gradiyentinin deneysel bir modelini temsil eder


43/54

43

Bir redoks reaksiyonu...

A-H + B-O A + B-O-H (verici) (Alc) (:H) (alc) (verici)PGAL NAD+ 1,3-bisphosphoglycerate NADH

(redkleyici ajan) (oksitleyici ajan) (oksitlendi) (redklendi)


44/54

44

Hcre solunumu

1. Glukozun oksidasyonu --> CO2 + H2O

2. O2 nin H2O ya indirgenmesi kademelerini kapsar

OKSDASYONDUR NK; e-glukozdan koparlr.

REDKSYONDUR NK; e-

su oluturmak zere O2e geer..!!!!!!!!!!!


45/54

45

Solunumda Verim Nedir?

1 molekl glukozun aerobik olarak tam oksidasyonu sonucu elde

edilen ATP;

Glikolizde; 2 ATP, 2 NADH

Privatn Asetil-CoAya dnmnde; 2 NADH

Krebs devrinde; 2 GTP (ATP), 6 NADH, 2 FADH2

GliserolGliserol--p mekik sistemininp mekik sisteminindede; 36 ATP/Glukoz

MalatMalat--aspartat mekik sisteminaspartat mekik sistemindede; 38 ATP/Glukoz


46/54

46

Glukozun kimyasal olarak paralanmas durumunda;

Glukoz + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + ENERJ (Go: - 686 KCal)

Glukozun biyolojik sistemlerde paralanmas durumunda (aerobikartlarda);38 veya 36 ATP oluur,

1 mol ATPnin Go: -7.3 KCal/mol olduuna gre,36 ATP x 7.3 = 262.8 KCal (38 ATP x 7.3 = 277.4)

686 262.8 (veya 277.4)100 x

X= % 38 verim, kalan % 62 enerji ise s olarak aakmaktadr.


47/54

47

1 mol Glukoz ka ATP?

= 36 veya 38 ATP


48/54

48

Aerobik metabolizmann substratlar (karbonhidratlar,

proteinler, lipidler ) nasl i grrler?


49/54


50/54

50

Metabolizma nasl dzenlenir?


51/54

51

1- Substrat konsantrasyonu (temel kontrolmekanizmas),

2- Allosterik kontroller (AMP/ADP;enzimleri stimle eder, ATP enzimleri inhibeeder),

3- Anahtar allosterik enzim; fosfofruktokinaz(feedback inhibisyon, allosterik reglasyon),

4- ntraseller kompertmantasyon (glikolizsitoplazmada, krebs mitokondride gerekleir)


52/54

52

Solunum nhibitrleri

Bu bileikler ETZnin bir komponentinebalanp oksidasyon/redksiyon

reaksiyonunu engelleyerek elektron geiininlerler. Elektron tanmas ve oksidatif

fosforilasyon sk bir iliki iinde olduundan

elektron transportunun spesifik inhibisyonuATP sentezini de inhibe eder.


53/54

53ekil 11: Baz solunum inhibitrlerinin etkiledikleri blgeler.


54/54

54

2008 2009+Biyokimya+II+Karbonhidrat+Met+2

Documents

Transcript of 2008 2009+Biyokimya+II+Karbonhidrat+Met+2