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FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA - Coggle Diagram
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
COMPLESSO I: NADH2 - CoQ
NADH2 si ossida a NAD, cede 2 e- alla FLAVINMONONUCLEOTIDE che cedi 1ò- alla volta al centro Fe-S che cede 1 e- alla volta al CoQ
Fe-S = ferro + zolfo derivante da cisteine. Possono esserci più atomi di ferro ma è sempre uno alla volta che si riduce e poi si ossida
se il CoQ rimane ridotto il ferro non si ossida più e si crea accumulo di intermedi ripoti (potenziali radicali) ---> Retrograde Electron Transfer (RET)
Ubichinone (Coenzima Q) = formato da benzochinone + catena isopreni (lipidica)
si sposta nelle membrane per la sua componente lipidica
in forma ossidata ha affinità per complesso I e II, in forma ridotta per complesso III (che avrà potenziale di riduzione più alto del suo quindi ossida il complesso Q ridotto)
tramite la prima riduzione diventa ubisemichinone, tramite la seconda riduzione diventa ubichitolo
si può inibire tramite antibiotici (portando a morte cellulare perchè deficit di ATP) oppure inibendo la produzione di colesterolo
ha azione antiossidante, ha il potenziale di riduzione più alto e, perciò, favorisce il trasporto di e-
tramite il trasporto di e- si sviluppa un gradiente protonico (4 H+)
si trova nella membrana e non nello spazio intemembrana perchè essendo ricco di O2 (potenziale riducente alto) si potrebbero creare radicali dannosi
COMPLESSO II: CoQ e SUCCINATO DEIDROGENASI
"porta di emergenza" che usa il FADH2, la succinta deidrogenasi interviene anche nel ciclo di Krebs
formata da 3 centri Fe-S per FADH2 (che derivano da 3 vie diverse), citocromo c, coenzima Q
Il FADH2 deriva da ciclo di Krebs, ossidazione acidi grassi (tramite acil coA deidrogenasi e ETF) e shuttle di NADH2 glicolitoco
l'ETF interviene anche nel metabolismo di amminoacidi
il citocromo c contiene gruppo ere (gruppo prostatico) che fa da rete: cattura gli elettroni quando potrebbero essere dispersi e li manda verso il coQ per ridurlo)
il passaggio di e- non permette di creare una forza proton motrice perchè il potenziale di riduzione tra il FADH2 e il CoQ è basso
COMPLESSO III: CoQH2 e citocromo c
costituito da Coenzima Q ridotto (derivante dal complesso I e II), centri Fe-S e citocromo c1 e citocromi b. Ha potenziale di riduzione maggiore del coQ ---> il CoQ si ossida ( a differenza dei precedenti complessi). Il citocromo c1 trasferisce l'elettrone al citocromo C che va al complesso IV
spinge 4 H+ fuori ma ne prende anche 2 H+ dall'interno
il CoQH2 cede un primo e- al centro Fe-S che lo cede a sua volta al citocromo c1
il CoQH2 cede il secondo e- a un canale fatto di citocromi b che, prendendo 2 H; riducono di nuovo il coQ
anche questo complesso è pericoloso per la formazione di radicali liberi
Il citocromo C è l'accettare finale di questo complesso ed è solubile (si trova nello spazio acquoso)
comunica anche alla cellula che il mitocondrio ha problemi nella produzione dell'ATP --> APOPTOSI
se il citocromo C non viene attirato né dal complesso III né dal IV (quindi rimane o nella forma ossidata o in quella ridotta), allora esce dal mitocondrio e, grazie a segnali di vitalità cellulare, comunica all'esterno il problema
il citocromo c attiva anche la cascassi che spezza il genoma da degradare
si formano le vescicole blebbing che per essere fagocitate dai macrofagi devono esporre all'esterno la fosfatidilserina
COMPLESSO IV: citocromo C e O2
il citocromo C ridotto passa gli e- a il rame, che a sua volta li cede ad un gruppo ere (ferro), che a sua volte li cede ad altri rame e eme. Il processo finisce con l'ossigeno che si riduce ad acqua
riduzione dell'ossigeno: riceve 2H e 2e- formando i due ossidrile. Riceve 2H e 2e- formando H2O
vengono spinti fuori 2H+ ma 4H+ sono mantenuti all'interno per ridurre l'O2
il processo si inibisce con cianuro e monossido di carbonio che non fanno ridurre O2
ATPsintasi
(n.b: a differenza delle ATPasi sfrutta il gradiente protonico invece di crearlo)
Struttura
Fo (o sta per oligomicina, antibiotico usato per bloccare l'enzima) = parte che interagisce con la membrana
F1 = formata da subunità alfa e beta disposte a spicchi di arancia
esistono 3 tipi di subunità beta: aperta, chiusa e allentata
Subunità gamma e epsilon che fanno comunicare Fo con F1
Funzionamento
i protoni si accumulano creando un forza tale da spingerli attraverso Fo e cambiano allostericamente la subunità gamma (3 H+ fanno ruotare gamma di 120°)
la subunità gamma inizia a muoversi e a ruotare, facendo muovere anche le 3 subunità beta
entra ADP + P nel sito allentato, dove è presente il sito enzimatico per sintesi ATP, che si chiude (perchè gamma ruota) e si forma il legame ATP abbassando l'energia di attivazione (quindi tramite catalisi enzimatica)
gamma continua a girare (perchè continua il flusso di H+) e la subunità beta chiusa si apre e quindi libera ATP (perchè non lo riconosce più, visto che ha affinità per ADP, infatti aumenta la costante di dissociazione che prima teneva l'ATP legata al sito)
Bilancio energetico
per ogni 3 H+ viene prodotta 1 ATP --> una rotazione completa di gamma necessità 9 H+, quindi in una rotazione vengono prodotti 3 ATP
quando ATP esce entra ADP + P, però deve entrare anche H+ per evitare repulsione tra cariche negative --> 1 H+ viene consumato
in definitiva, ogni 4H+ si genera 1 ATP
per ogni NADH = 10 H+ --> 2,5 ATP
per ogni FADH = 6 H+ --> !,5 ATP
Condizioni di ipossia
l'ATP sintesi si trasformerebbe in ATPasi, andando a degradare ATP in ADP per creare il gradiente protonico
ciò non avviene grazie alla proteine IF1, che si incastra sulla ATPsibtetasi bloccandola
IF1 è attivata dal pH acido citoplasmatico che si crea quando, in ipossia, viene prodotta ATP rilasciando acido lattico
