Slide 1

Fosforilimi OksidativN kondita aerobe: respiracioni ose frymmarrja qelizore

Reaksionet kimie dhe procese q zhvillohen n qeliz, me qllim t lirimit t energjis e cila m von shrben pr prodhimin e ATP-s.

Respiracioni(aerob)Fermentimi(anaerob)CALacetil-CoAelektroneglukozapiruvatipiruvatiVargu barts i elektronevelaktatietanoli C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O

Go = - 2823 kJ mol-1

Oksidimi i karbonitC6H12O6 + 6H2O = 6CO2 + 24H+ + 24e- Cikli i Crebsit

Redukimi i oksigjenit6O2 + 24H+ + 24e- = 12H2OVargu Respirator

Fosforilimi oksidativHapi i fundit i degradimit aerob t hidrateve t karbonit, acideve yndyrore dhe aminoacideve.

Proces ku transporti i elektroneve nga NADH dhe FADH2 n O2 inicon (mirmban) sintezn e ATP - s.

Paraqet burimin kryesor t ATP - s tek organizmat aerobe.

Lokacioni: tek eukariotat, vargu respirator n membrann e brendshme t mitohondrijes.

Membrana ejashtmekristetMembrana ebrendshmematriksi

Membrana e jashtmee lmuar:prmban pore mitohondrijale (kanale transmembranore)E kalueshme pr molekulat me mas < 10 000

Membrana e brendshme e rrudhur:E pasur me proteina, m e ngjeshur nga e jashtmjaNuk prmban kolesterolE pakalueshme pr ione dhe shum molekula organikeBartja e substancave realizohet nprmjet t bartsve proteinik

citosolimatriksI MEMBRANA e JASHTMEMEMBRANA EBRENDSHMEMembranat mitohondriale

Vargu respiratorLokacioni: elementet respiratore n membrann e brendshme

Bartsit e elektroneve nga NADH dhe FADH2 n O2

Lirim t kontrolluar t energjis pr sintezn e ATP-s

Bartsit: grupe prostetike t proteinaveFuqia startuese: dallimi i potencialit elektrokimik

Membrana e jashtmekristetmatriksiElementet respiratore

SINTEZA e ATP

Membrana ebrendshme

5

Bartsit e elektroneve (NADH dhe FADH2) janlidhja mes CAL dhe vargut respirator

NADH dhe FADH2 jan molekula t pasura me energji me potencial t lart pr bartjen e nj ifti t elektroneve n komponime tjera.

glukozaFOSFORILIMIOKSIDATIVpiruvatacetilCoAVARGU RESPIRATORNADHFADH2NADHNADHATPATPATPADPCAL 60

50

40

30

20

10

0Njisia pr potencialin e bartjes s elektroneve = Eo (potencial redoks)

Njisia pr potencialin barts t fosfateve = Go hidroliza e komponimit fosfat

Potenciali i bartjes s elektroneve nga NADH dhe FADH2 n O2 shndrohet n potencial pr bartjen e fosfatit n ATP

CALUshqimiH+pompaH+pompaH+pompaCO2H2OO2NADHEnergjia elir e Gibbs - it(kcal/mol)- 400 -

- 200 -

0 - 200 -

400 -

600 -

800 -Potencialredoks(mV)Potenciali redoks standard i disa reaksioneve biokimikeOksidansReducensnEo (V)sukcinat + COs-ketoglutarat2-0,67acetatacetaldehid2-0,60NAD+NADH + H+2-0,32NADP+NADPH + H+2-0,32FADFADH22-0,22acetaldehidetanol2-0,20piruvatlaktat2-0,192H+H2 (g)2 0,00fumaratsukcinat2 0,03citokrom b (+3)citokrom b (+2)1 0,07ubikvinon (oks)ubikvinon (red)2 0,10citokrom c (+3)citokrom c (+2)1 0,22Fe (+3)Fe (+2)1 0,77 O2 + 2H+H2O2 0,82

Komplexi supramolekular proteinik sht pjes e bartsve t elektroneve (vargun respirator) n mitohondrijeKompleksi I NADH dehidrogjenazaKompleksi II sukcinat dehidrogjenazaKompleksi III citokrom reduktazaKompleksi IV citokrom c oksidazakoenzima Q: barts mobil i elektroneve nga kompleksi I dhe II n kompleksin IIIcitokromi c: barts nga kompleksi III n kompleksin IV NADHNAD+ + H+meumembranski prostormatriksmitohondrijamembranamitohondrijae-e-

Vargu respirator elektronet i bart elektronet shkall-shkall

Koenzima QBarts mobil i elektroneve nga kompleksi I dhe II n kompleks III

Ubikvinoni (derivat i kinonit) sht i tretshm n dyshtresorin fosfolipidor t membrans s brendshme t mitohondrijes

CoQ(ubikvinon)CoQH2(ubikvinol)2e-2H+I vetmi enzim i CAL i lidhur pr membranbart elektronet nga sukcinati (ndrmjetprodukt CAL) n koenzim QFAD i pranon nga supstrati 2 H+ dhe 2 e-

Kompleksi i II: sukcinat dehidrogjenaza(sukcinat-koenzim Q reduktaza) sukcinat fumarat + 2H+Qproteina, barts t elektroneve, si grup prostetik kan hemin

Fe oscilon (+2) dhe (+3)

Citokromet

Hem b

Hem c Proteina Kompleksi i III: citokrom reduktaza(citokrom c oksidoreduktaza)Kompleksi i III sht pompa protonike:

O2 sht akceptori i fundit i elektroneve n vargun respiratorCu oscilon nga (+1) dhe (+2) Kompleksi i IV: citokrom c oksidazaKompleksi i IV sht pomp protonike

O2

Potenciali i bartjes s elektroneve nga NADH dhe NADH2 shndrohet n potencial pr bartjen e fosfatit n ADP

Vargu i bartsve t elektroneve Fosforilimi oksidativHapsiraNdrmjetmemebranore

Membrana ebrendshme

matriksimitohondrijalproteinskikompleksATPsintazaFADH2FADGradienti i protonit n membrann e brendshme, lidhoksidimin e materialit dhe sintezn e ATP (bartja e fosfatit n ADP)

ATP asnjher nuk formohet me tepric!

Organizmit t ritur i duhen 1500-1800 kcal energji metabolike n ditKorespondon me energjin elir t 200 mol ATPPrqndrimi i ATP nuk sht kur m i madh se 0,1 mol

Duhet siguruar prodhim ta pandrprer t ATP - s

citosolimatriksiSiprfaqa ndrmjet mbranoreOksidimi i NADH pompon 10 H+ (4 + 2 + 4)Oksidimi i FADH2 pompon 6 H+ (2 + 4)Rjedhja e 3 H+ pr molekul t ATPATP/ADP translokaza harxhon 1 H+ pr ADP

2,5 ATP pr NADH1,5 ATP pr FADH2

Sa ATP fitohet me oksidimin e NADH dhe FADH2?

Oksidimi i glukozs deri CO2:30 ose 32 molekula ATP

Energjia deponuese n ATP30 x 30,7 = 1099 kJ mol-1

Glukoza + 6O2 6CO2 + 6H2O Go = - 2881 kJ mol-1

Efikasiteti termodinamik(1099/2881) x 100 = 38%

Sa ATP fitohen me oksidimin e plot t glukozs?

glukoza2piruvatpiruvatacetil-CoACLKCO2Vargu i bartjes s elektroneveFoF1-kompleksi

Gjat bartjes fitohen ndrmjet produkte - radikale

Citokrom oksidaza i mban ndrmjetproduktet deri n reduktimin e plot t oksigjenit

Thrmiat reaktive mund t rjedhin nga vendi qendra aktive e enzims duke prodhuar: stresin oksidativ

H2O fitohet me bartjen e pandrprer t 4 elektroneve n O2

qeliza e shndosh qeliza e sulmuar qeliza nn stres me radikale t lira oksidativ Shkaqet e formimit t radikaleve t lira

metabolizmindezjeAjri i ndoturRezatimi ionizuesRezatimi UV duhaniDmtimi iADNFormim i shtuar i komponimeve me Oaktiv dhe radikaleve t lira Reactive Oxygen Species (ROS):

Radikali superoksid anioni: O2-. (lirohen n komplekse I dhe III)

Peroksidi i hidrogjenit: 2 H++ O2-. O2 + H2O2

Radikali hidroksi: Fe2+ + H2O2 Fe3+ + HO. + OH-

Stresi oksidativ

Inaktivizimin e enzimeveDepolimerizimin e polisaharideveDmtimin e ADNDmtimin e membranave

Radikalet shkaktojn dmtimeDmtimi i membransSmundjeose vdekje eqelizsregullim t puns s vargut respiratorRamje t potencialitt membransRamja eSintezs sATPmutacijasuperoksid dismutaza2 O2-. + 2 H+ H2O2 + O2

katalazaRH2 + H2O2 R + 2 H2O

glutation peroksidaza (prmban Se)2GSH + R-O-O-H G-S-S-G + R-OH + H2O

Regjenerimi i glutationit:G-S-S-G + NADPH + H+ 2GSH + NADP+

Mekanizmi mbrojts i qelizs: antioksidanst

Antioksidansi fenolik: -tokoferoli (vitamin E)Fenolet sajojn radikale stabile rezonante

Karotenoidet: -karoteniN fruata e verdha citruset dhe frutat e gjelbrta t ertPrekursori i retinolit (vitamin A)Antioksidanst e membranave

Acidi askorbik (vitamina C)Vepron n pjest ujore t qelizs dhe n lngjet ekstra celularepengon peroksidimin e lipideve membranore

MakroalgatChlorophytaPhaeophytaRhodophytaPosedojn potencial t lart antioksidues: superoksid dismutazakatalazaaskorbat dismutazaglutation reduktazaacidi askorbinik

Prdorimi potencial n medicin, prodhim t ushqimit dhe farmakologji

Vetit antioksidative t makroalgave t gjelbrta dhe t murme

Flavonoidet antioksidans t fort

kakao

CLK
2NADH
2NADH
2NADH
2NADH
2FADH2
2oksaloacetat
2citrat
2izocitrat
2-ketoglutarat
2sukcinil-CoA
2sukcinat
2fumarat
2malat
2piruvat
piruvatdehidrogenaza
2acetil-CoA
2NAD+
2NAD+
2NAD+
2FAD
2NAD+

Supramolekulski proteinski kompleksi dio su lanca prenositelja elektrona u mitohondriju
Kompleks I NADH dehidrogenazaKompleks II sukcinat dehidrogenazaKompleks III citokrom reduktazaKompleks IV citokrom oksidaza
koenzim Q: mobilni prenositelj elektrona s kompleksa I i II na kompleks IIIcitokrom c: prenositelj elektrona s kompleksa III na kompleks IV
NADH
NAD+ + H+
meumembranski prostor
matriksmitohondrija
membranamitohondrija
e-
e-

NADH NAD+ + H+

sukcinat fumarat

O2 H2O

2H+ 4H+

4H+

2H+

2x2H+

2H+

2H+

Elektron-transportni lanac
proton-motornasila
ATP sintaza
matriks
meumembranskiprostor

fosforilacija fosforilacija oksidacijska na razini supstrata na razini supstrata fosforilacija
PrijenoselektronaputemNADH
PrijenoselektronaputemNADH i FADH2
Elektron transportnilanac i oksidacijskafosforilacija
Krebsovciklus
MITOHONDRIJ
CITOSOL
glikoliza
glukoza
piruvat