Cellular Energetics- Kap. 16

Like dokumenter
Elektrontransport og oksydativ fosforylering (Del 16.2 forts.) Eksperimentell støtte for kjemisomsotisk hypotese

Flervalgsoppgaver: celleånding

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid Dannelse av acetylcoa og sitronsyresyklusen (forts.)

Kapittel 7: Cellulære spor for høsting av kjemisk energi

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

Protein Sorting- Kap. 17

LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY

Bioenergetikk og Krebs syklus Oksidativ fosforylering

Obligatorisk oppgave 2 MBV1030 Høst 2005

BIOS 2 Biologi

Flervalgsoppgaver: fotosyntese

Idrett og energiomsetning

Kjemi 2. Figur s Figurer kapittel 8: Biokjemi. Aktiveringsenergien for en reaksjon med enzym er lavere enn for reaksjonen uten enzym.

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

Pyruvat dehydrogenase er et multienzymkompleks. Oksydativ nebrytning av pyrodruesyre skjer i mitokondriene

EKSAMEN I EMNE TBT4102 BIOKJEMI I. 10. desember 2010 kl

Medisin, stadium 1A, Geir Slupphaug, IKM Sitronsyresyklus

Kjemien stemmer KJEMI 2

Tor-H enning Iversen, Plantebiosenteret (PBS),Botanisk institutt,ntnu

BI 212- Protein Sorting - Kap. 17 Syntese og mål for mitokondrie- og kloroplast-proteiner (forts.)

SENSORVEILEDNING. Dato: Eventuelt:

Forelesninger i BI Cellebiologi. Enzymer : senker aktiveringsenergien. Figure 6.13

Medisinske aspekter; rehydreringsterapi

Forelesninger i BI Cellebiologi. Protein struktur og funksjon - Kap. 3

... Proteiner og enzymer. kofaktor. polypeptid

Biokjemiske reaksjonsruter

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

EKSAMEN I EMNE TBT4102 BIOKJEMI I. 2. desember 2011 kl

Sitronsyresyklus (TCA), elektrontransportkjeden og oksidativ fosforylering. Medisin stadium IA, Tonje S. Steigedal

Tor-Henning Iversen, Plantebiosenteret (PBS),Botanisk institutt,ntnu

Krebs syklus og Oksidativ fosforylering. Krebs syklus og oksidativ fosforylering, IA 2016

UNIVERSITETET I OSLO

Respirasjon, fotosyntese og tilpasning til kulde. Agnar Kvalbein Gresskurset 2012

BIOS 2 Biologi

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Vcu. ( K"nto ev-e<ne* - fil, H-oS) UNIVERSITETET I OSLO. Det matemati sk-n aturviten skapelige fakultet. Eksamen i MBV 1030 Generell biokjemi

Sitronsyresyklus (TCA), elektrontransportkjeden og oksidativ fosforylering

l-l oco UNIVERSITETET IOSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakuftet fi t

Forelesninger i BI Cellebiologi. Denaturering og renaturering. Figure 3-13

Oppgave 4: Fermentering av karbohydrater og identifisering av disakkaridhydrolaser i gjær

FLERVALGSOPPGAVER - CELLEBIOLOGI

EKSAMENSOPPGAVER uke 3 og 4 fra 2007 til Noen oppgaver kan gå over i pensum fra uke 13 (integrert metabolisme).

FASIT TIL BIOKJEMIEKSAMEN 30. MAI 2005

Bioenergetikk og Krebs syklus Oksidativ fosforylering. Bioenergetikk, IA 2015

Sitronsyresyklus (TCA), elektrontransportkjeden og oksidativ fosforylering

~ høgskolen i oslo. Emne: Biokjemi. Emnekode: SO 461 K Faglig veileder: Ragnhild Augustson. Pruppe(r): 2K. Dato: Antall oppgaver: 4

EKSAMEN I EMNE TBT4100 BIOKJEMI GRUNNKURS. 29. november 2007 kl

Biokjemiske reaksjonsruter. Glykolyse. Nedbrytning av glukose til cellulær energi

EKSAMEN I EMNE TBT4100 BIOKJEMI GRUNNKURS Tirsdag 14. desember 2006 Tid: kl. 09:00 14:00

Glukoneogenese. kroppens egen syntese av glukose

Glukoneogenese - kroppens egen syntese av glukose

Regulering av karbohydratstoffskiftet

BIOKJEMI MED BIOTEKNOLOGI

Membran-proteiner (Del 3.4)

1 J = cal = energi som trengs for å løfte 1 kg 1m mot en 1N kraft, eller 100 g 1meter mot tyngdekraften (10N) (ett eple en meter)

Tor-Henning Iversen, Plantebiosenteret (PBS),Botanisk institutt,ntnu

4260 Mikrobiologi. Midtprøveoppgaver. 02. oktober 2013

1) Hvilke biologiske prosesser er avhengige av gasser som finnes i naturlig luft? Beskriv de biokjemiske reaksjoner to av gassene inngår i.

Glukoneogenese og glykogensyntese

Andre studieår: Institutt Delemneansvarlig

Oppgaver Oppgavetype Vurdering Status 1 IDR101 høsten 2016 Flervalg Automatisk poengsum Levert. 2 oppgave 1 Skriveoppgave Manuell poengsum Levert

Aktiv transport og ATP-pumper (Del forts.) V-klasse proton ATPaser

Faglig kontaktperson under eksamen: Jens Rohloff (mob )

Glukoneogenese og glykogensyntese

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Cellebiologi. Einar Sagstuen, Fysisk institutt, UiO

Glukoneogenese - kroppens egen syntese av glukose

Institutt for biologi Faglig kontaktperson under eksamen: Berit Johansen, EKSAMEN I: BI1001 Celle- og molekylærbiologi BOKMÅL

Universitetet i Oslo

Institutt for biologi Faglig kontaktperson under eksamen: Berit Johansen ( ) EKSAMEN I: BI1001 Celle- og molekylærbiologi BOKMÅL

Flervalgsoppgaver: proteinsyntese

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Fasit til oppgavene. K-skallet L-skallet M-skallet

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIG UNIVERSITET Side 1 av 5 INSTITUTT FOR FYSIKK. EKSAMEN I FAG CELLEBIOLOGI 1 august 1997 Tid: kl

4 Viktige termodynamiske definisjoner ΔG = ΔH - T ΔS

Oppgaver Oppgavetype Vurdering Status 1 IDR101 høsten 2016 Flervalg Automatisk poengsum Levert. 2 oppgave 1 Skriveoppgave Manuell poengsum Levert

Plantefysiologi - plantenes stoffomsetning, vekst og utvikling

REGULERING AV KARBOHYDRATSTOFFSKIFTET DEL 2 Stadium IA Egil Lien, Inst. For Kreftforskn og Mol Med: Endokrint vev i pancreas

EKSAMEN I EMNE TBT4102 BIOKJEMI I. 3. desember 2012 kl

Naturfag for ungdomstrinnet Celler

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4260 CELLEBIOLOGI OG CELLULÆR BIOFYSIKK

PENSUMLISTE OG LÆRINGSMÅL MBV1030 GENERELL BIOKJEMI

Oppgave 2b V1983 Hva er et enzym? Forklar hvordan enzymer virker inn på nedbrytningsprosessene.

BI 212- Protein Sorting - Kap. 17 Post-translasjonell modifisering og kvalitetskontroll i r-er (Del 17.6)

Velkommen til kjemikurs juni Programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram på Vg3

FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, 2016

C Ko^1. oc) UNIVERSITBTET I OSI,O. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

1) Hvilke biologiske prosesser er avhengige av gasser som finnes i naturlig luft? Beskriv de biokjemiske reaksjoner to av gassene inngår i.

Fiskevelferd og slakteprosessen

Transport av ioner og næringsstoffer over cellemembraner. Læringsmål IA: Beskrive ulike mekanismer for transport over membraner

Kapittel 20, introduksjon

Lourdes Hydrogenvann maskin. Vann Gården As

Forelesninger i BI Cellebiologi Proteinrensing - Væskekromatografi. Figure 3-43 b

Plantefysiologi - plantenes stoffomsetning, vekst og utvikling

Effekter av trening på fettsyre- og glukosemetabolisme i dyrkede humane myotuber

Flervalgsoppgaver: Enzymer

Den komplette DNA sekvens fra en organisme.

Transport av ioner og næringsstoffer over cellemembranen

Transkript:

Forelesninger i BI 212 - Cellebiologi - Våren 2002 Cellular Energetics- Kap. 16 Tor-Henning Iversen, Plantebiosenteret (PBS),Botanisk institutt,ntnu e-mail : Tor-Henning.Iversen@chembio chembio.ntnu.no Tlf. 73 59 60 87 PBS`s hjemmeside (hvor forelesningene er samlet) ; www.plantebiosenteret.no

Forelesninger i BI 212 - Cellebiologi - Våren 2002 Emner som gjennomgåes i Kap. 16 Innledning Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid (Del 16.1) : Glukose til pyruvat -enzymer Glykolyse ATP-dannelse i glykolysen (anaerobt) Mitokondrienes struktur Dannelse av acetylcoa Sitronsyresyklus (Krebs-syklus) Opptak av elektroner fra cytosolisk NADH Fettsyreomdannelse i mitokondrier og ATP-dannelse Fettsyreomdannelse i peroksisomer gir ikke ATP-dannelse Glukoseomsetning og cellens ATP-behov

Forelesninger i BI 212 - Cellebiologi - Våren 2002 Emner som gjennomgåes i Kap. 16 (forts.) Elektrontransport og oksydativ fosforylering (Del 16.2): Proton-motive-force og spenningsgradient over indre membran Elektrontransport og proton-translokalisering Elektron-strøm via multiprotein-komplekser til oksygen CoQ og cytokrom c samvirke Elektronbæreres reduksjonspotensialer styrer e-strømmen CoQ og tre e-komplekser pumper protoner ut av matriks Eksperimentell støtte for kjemiosmsotisk hypotese ATP-synthase - protonkanal og ATPase Protonkanal og ATPase komplekset styrer ATP-dannelsen ADP-nivå og styring av mitokondrienes oksydasjon

Forelesninger i BI 212 - Cellebiologi - Våren 2002 Emner som gjennomgåes i Kap. 16 (forts.) Fotosyntese og pigmenter (Del 16.3) : Thylakoide-membraner Lys og fotosyntese Fotoner og energi Klorofyll a er sentralt i begge fotosystemer Lysabsorbsjon i reaksjonsenteret Lys-høstende komplekser og fotosyntesens effektivitet Molekylær analyse av fotosystemene (Del 16.4): Fotoelektron-transport i purpurbakterier Bakteriefotosyntese - syklisk og ikke-syklisk e-transport Kloroplaster ; to fotosystemer P680 i PSII ATP-dannelse i PSI Kobling PSI og PSII

Forelesninger i BI 212 - Cellebiologi - Våren 2002 Emner som gjennomgåes i Kap. 16 (forts.) Binding av karbondioksid og fotosyntesen (Del 16.5): Binding av karbondioksid i stroma Sukrose-syntese i cytosol Fotorespirasjon - en energetisk unyttig prosess? C4 og C3-planter Transporten av sukrose rundt i planten Praktiske forsøk og demo-oppgaver (tirsdag 9. april) Demonstrasjon av peroxidase-aktivitet Destillasjon og kjemisk karakterisering av eteriske oljer

Cellular Energetics - Kap. 16 - vår 2002 Innledning * ATP (Figure 2-24) og dets sentrale betydning som universell energikilde er omtalt i Kap. 2. * Ved hydrolyse til ADP og Pi frigjøres 7.3 kcal/mol som brukes i ulike prosesser av cellen ; aktiv transport (ATPpumper), ciliebevegelser, muskel-kontraksjoner, proteinsyntese, dannelse av nukleinsyrer fra nukleotider m.m. * I Kap.16 fokuseres på aerobe oksydasjoner og fotosyntese i mitokondrier og kloroplaster. * Glykolysen som første ledd i spaltingen av glukose foregår i cytosol dvs. utenfor mitokondriet * De felles grunnleggende prinsipper baseres på kjemiosmose (kjemiosmotisk hypotese) som medvirker i dannelsen av ATP både i mitokondrier og kloroplaster (Figure 16-1) Figure 16-1 Kjemiosmotisk kobling som finner sted i membranavgrensete compartment impermeabel for protoner.energi omformes til transport av H+ som danner en konsentrasjons- og spenningsgradient - samlet kalt proton-motive-force. Brukes til ATPdannelse i bakterier, mitokondrier og kloroplaster.

Cellular Energetics - Kap. 16 - vår 2002 Innledning (forts.) * De sentrale elementer i energiomsetningen er samlet i Figure 16-2 : proton-gradienter, elektriske potensialer over membranen, proton-motive force, elektronbærere og elektrontransport * ATP synthase eller F0F1- komplekset er en klasse av ATPpumper som her er sentrale. Figure 16-2 Membran -orientering og retning av proton-bevegelsen i bakterier, mitokondrier og kloroplaster (se også Figure 16-1).

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid (Del 16.1) Glykolyse og ATP-dannelse ( summarisk) Glukose til pyruvat-enzymer * Samleformel for aerob nedbrytning av glukose til karbondioksid og ATP : C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 36 Pi 2- + 36 ADP 3- + 36 H + --> 6 CO 2 + 36 ATP 4- + 42 H 2 O Glykolysen og anaerob ATP dannelse: * Første del av omdannelsen av glukose skjer anaerobt i glykolysen til pyruvat (pyrodruesyre) og omfatter 10 ulike enzymer (Figure 16-3). * ATP-dannelsen netto blir 2 ATP ( 4 ATP dannes minus to forbrukes) pr. glukosemolekyl. Sentrale enzymer i denne sammenheng er hexokinase og fosfofruktokinase-1 (nedbrytning av ATP; reaction 1 og 3) og fosfoglycerat-kinase og pyruvatkinase (dannelse av ATP; reaction 6 og 9) Figure 16-3 Glykolyse ; glukose nedbrytes til pyruvat

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid (Del 16.1) Glykolyse og ATP-dannelse ( summarisk) - forts. * Viktig i glykolysen er også dannelsen av NADH som senere følges av ATP-dannelse (Figure 16-4); 2 H + + 4e - + 2 NAD + --> 2 NADH hvor glyceraldehyd-3-fosfat dehydrogenase er helt sentral (Figure 16-3; Reaction 5). Figure 16-4 Strukturen av NAD + og NADH

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid (forts.) Substrat-fosforylering Substrat-fosforylering ( kfr. oksydativ fosforylering ) : * Substrat-fosforyleringen foregår på to steder i glykolysen (Figure 16-3) - enten direkte (reaction 6) eller via NAD (reaction 5) som gir dannelse av 1,3-bifosfoglycerat via en intermediær reaksjon (Figure 16-5). 1,3-bifosfoglycerat gir fra seg sitt høyenergi-p til ADP--> ATP + 3-fosfoglycerat (enzym: fosfoglycerat kinase) * Viktig å huske hvilke reaksjoner som bruker ATP (reaction 1 og 3) og hvilke som danner ATP (reaction 5 og 6). Mens substratfosforyleringen gir netto 2 ATP gir den oksydative fosforyleringen i mitokondriene 34 ATP. Figure 16-5 Figure 16-3

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid (forts.) Anaerob omdannelse av glukose Om anaerob omdannelse av glukose * Skille mellom obligate og fakultative aerobe/anaerobe organismer (pro- og eukaryote). Mest ekstreme er obligat anaerobe prokaryote som ikke tåler oksygen. * Merk anaerob dannelse av ethanol og melkesyre - som også er av industriell betydning i meieri- og alkoholproduksjonen (Figure 16-6). Figure 16-6 Anaerob nedbrytning av glukose - i muskelceller (melkesyre) og gjærceller (ethanol).

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid (forts.) Mitokondrienes struktur Mitokondrienes struktur * Viktig å kjenne detaljer i mitokondrienes oppbygging (Figure 16-7) - spesielt de ulike membrantyper og deres forskjeller i overflate/foldinger (ytre/indre=cristae), og submitokondrielle områder (intermembranrommet og matrix). Figure 16-7

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid (forts.) Mitokondrienes funksjon Mitokondrienes funksjon * Må kunne alle detaljer om lokalisering av transmembran(kanal)-proteiner (f.eks. porin), enzymer og elektron-transport-komplekser (se Figure 16-9 og 16-17 i sammenheng). * Lipidet cardiolipin i det indre membran er av betydning for redusert membranpremeabilitet og derved oppbyggingen av en proton-gradient over membranen (ATP-syntese). * Hovedtrekkene i produksjonen av ATP og karbondioksid i mitokondriet er vist i Figure 16-9 Figure 16-9 Oversikt over aerob nedbrytning av pyruvat i mitokondrier.

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid Dannelse av acetylcoa og sitronsyresyklusen * Dannelsen i matrix av acetyl CoA fra pyruvat (ravsyre) vha coenzyma og ravsyredehydrogenase (gigantisk multienzym; 60 underenheter) er viktig (Figure 16-11) som en innledning til sitronsyresyklusen (Krebssyklus) som også skjer i matrix i mitokondriet. * Merk også at noen enzymer (ravsyredehydrogenase og alfa-ketoglutaratdehydrogenase) er lokalisert i den indre membran med det aktive setet av enzymet ut mot matrix. Figure 16-11 (a) Pyruvat dehydrogenase består av 3 enzymer (b) Enzymet katalyserer omdannelsen i tre trinn

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid Sitronsyresyklusen * Viktig del av pensum er å forstå alle trinn i sitronsyresyklusen (Figure 16-12), men legg spesiell vekt på å kunne gjengi de trinn hvor det dannes NADH, FADH 2 og GTP (-->ATP). * Molekylært oksygen deltar ikke direkte i syklusen. Figure 16-12