Elektron Transport Zinciri ve Oksidatif Fosforilasyon - Tip 1003 PDF

ORGANİZMADA ATP İKİ YOLLA SENTEZLENİR 1. Oksijenden bağımsız substrat düzeyinde fosforilasyon 2. Oksijene bağımlı oksidatif fosforilasyon 1 OKSİDATİF FOSFORİLASYON Yakıt maddelerinin oksidasyonu iki genel basamağa ayrılır: ❖ Birinci...

ORGANİZMADA ATP İKİ YOLLA SENTEZLENİR 1. Oksijenden bağımsız substrat düzeyinde fosforilasyon 2. Oksijene bağımlı oksidatif fosforilasyon 1 OKSİDATİF FOSFORİLASYON Yakıt maddelerinin oksidasyonu iki genel basamağa ayrılır: ❖ Birinci basamakta, Metabolik yakıt maddelerinin (glukoz, yağ asidleri, amino asidler gibi elektron vericileri) enzim katalizli oksidasyonu ile elde edilen elektronlar, koenzim nükleotidleri olan NAD+, FMN, FAD gibi elektron taşıyıcılarına aktarılır. NADH ve FADH2 oluşur. ✓ Böylece yakıtların oksidasyonu sırasında salınan serbest enerjinin büyük bir bölümü, koenzim nükleotidlerinin indirgenmiş formlarında korunmaktadır. ❖ İkinci basamakta; NADH ve FADH2’nin mitokondriyel elektron transport zincirinde oksidasyonu ile salınan serbest enerji kullanılarak oksidatif fosforilasyon olarak isimlendirilen işlemle ATP sentez edilir. 2 NAD+ → Niasinden sentezlenen bir H+ taşıyıcısıdır. NAD dehidrojenazlarca katalizlenen, çeşitli oksidasyon-redüksiyon tepkimelerinde koenzim olarak görev yapar. 1 H →1 é + 1 P NAD+ + 2H → NADH+H+ NADH’ler bir hidrid iyonu (1 P ve 2 é) taşırlar. FAD → Riboflavinden sentezlenen bir H+ taşıyıcısıdır. FAD, NAD’den farklı olarak dehidrojenaz enzimlerine kovalent olarak bağlıdır (prostetik grup) FAD + 2H → FADH2 FADH2’ler 2H (2é + 2p) taşırlar. Elektron transport zincirine indirgenmiş ekivalanları taşıyan koenzimler NADH+H, FADH2 3 4 ❖ Oluşan indirgenmiş nükleotidler (NADH + H+ ve FADH2) bir çift elektronu, mitokondri iç membranında bulunan elektron transport zinciri (solunum zinciri) adı verilen bir grup özelleşmiş elektron taşıyıcılarına aktarırlar. Solunum zincirinde bir dizi kompleks üzerinden elektronlar moleküler oksijene taşınmakta ve ✓ moleküler oksijen suya indirgenmektedir. ✓ NADH ve FADH2 de okside olmaktadır. ❖ Elektron transport zinciri (ETZ) organizmada farklı yakıtların oksidasyonu ile elde edilen elektronların, moleküler oksijene aktarılmalarındaki en son ortak yoldur. ❖ Bu sistem solunum zinciri olarak da adlandırılır. 5  Oksidatif fosforilasyon ile ATP sentezi, ❖ mitokondri iç membranında yerleşmiş olan elektron transport zinciri üyeleri üzerinden gerçekleşmekte ve elektronların bu sisteme girişleri ile başlamaktadır ❖ Elektron transportu, protonların (H+) matriksten membranlar arası boşluğa taşınması ile birlikte gerçekleşir ❖ Ekzergonik elektron transfer reaksiyonlarının enerjisinin çoğu matriks dışına proton pompalamak için kullanılır. membranlar arası boşlukta proton depolanır ❖ Bu mitokondri iç membranı boyunca bir proton elektrokimyasal gradientin oluşmasına neden olur. ✓ Böylece elektron transfer enerjisi (büyük bölümü) membran boyunca elektrokimyasal gradient şeklinde korunur, depolanır. 6  Elektronların NADH ve FADH2’den moleküler oksijene aktarılması sırasında serbestleşen ve iç membran boyunca proton elektrokimyasal gradienti şeklinde depolanan enerji yani proton- hareket gücü (proton motive kuvvet), ▪ATP sentezi için gerekli olan enerjiyi sağlar proton elektrokimyasal gradyanının enerjisi kullanılarak FoF1ATP sentaz enzimi ile ATP sentez edilir. Bu olay oksidatif fosforilasyon olarak tanımlanır ✓ elektron akışına eşleşmiş olan proton hareketinin itici gücü ile ADP+Pi’den → ATP sentezlenir. 7  Kimyasal enerji nasıl oluşur? Hücresel solunum ❖ Elektron vericilerden (metabolik yakıt maddeleri, yakıt kimyasal bağ enerjisi) enzim katalizli oksidasyon reaksiyonları ile alınan elektronlar ❖ bazı özel elektron taşıyıcı koenzimlere (NAD+, FMN, FAD) aktarılmaktadır ❖ Oluşan indirgenmiş ara ürünler (NADH, FADH2) elektronlarını mitokondride solunum zincirine aktarır. ❖ Solunum zincirinde bir dizi kompleks üzerinden elektronlar, en son moleküler oksijene taşınmaktadır. NADH, FADH2 oksidasyonu, H2O oluşumu ❖ Bu elektron akışına eşleşmiş olan proton hareketinin itici gücü ile ADP+Pi’den → ATP sentezlenir. ❖OKSİDATİF FOSFORİLASYON ❖ATP ~P 8 9 Mitokondri ❖ Membranlar arası boşluk ile ayrılmış iki membrandan (dış ve iç membran) oluşmaktadır. ❖ Mitokondri iç membranının çevrelediği alan matriks adını alır. ❖ Dış membran: Küçük moleküller ve iyonlar(6000 Da) serbestçe geçerler. ✓ Porin adı verilen proteinler tarafından oluşturulan transmembran kanallardan(VDAC; voltaj- bağımlı anyon kanalları) serbestçe girer ve çıkarlar. ✓ Fosfat, piruvat, sitrat, adenin nükleotidleri gibi 10  Oksidatif fosforilasyon ile ATP sentezi, mitokondri iç membranında yerleşmiş olan elektron transport zinciri üyeleri üzerinden gerçekleşmektedir. 11  Dış membran %30-40 lipid, %60-70 protein metabolitlerin çoğuna karşı geçirgen Porin /VDAC Monoamin oksidaz, kinürenin hidroksilaz açil-KoA sentetaz, gliserol fosfat açil transferaz, fosfolipaz A2 12  Membranlar arası boşluk adenilat kinaz kreatin kinaz nukleozid difosfat kinaz 13  İç membran: İç membran kıvrımları; krista adı verilen bu yapılar yüzey alanını artırır. Seçici geçirgenlik gösterir. ATP, ADP, Pi, piruvat gibi anyonlara ve H+, Na+ , K+, Ca gibi katyonlara, diğer polar moleküllere karşı geçirgen değildir. İç membranı özel taşıyıcısı olanlar geçebilir. Elektron transport zinciri bileşenleri; (kompleks I-IV) ATP sentaz FoF1 ( kompleks V) ADP-ATP translokazlar (ANT) Piruvat ve yağ asitlerinin taşınmasında görevli proteinler dehidrogenazlar (NADH dehidrogenaz, β-hidroksibütirat dehidrogenaz, gliserol 3-fosfat dehidrogenaz ) çeşitli taşıyıcı sistemler (adenin nükleotid translokaz, mono-, di-, trikarboksilat taşıyıcıları, glutamat- 14 aspartat taşıyıcıları) Mitokondriyal transport sistemleri 15 Matriks: Piruvat dehidrogenaz enzim kompleksi Sitrik asid siklusu enzimleri Yağ asidi β- oksidasyon enzimleri Amino asid oksidasyon enzimleri üre ve hem sentezinin bir bölümü DNA, RNA, ribozomlar ADP , Pi, Mg +2, Ca+2, K+ NAD+, FAD Birçok çözünür metabolit 16  Elektron transport zinciri bileşenleri ❖ Piruvat, yağ asidleri ve amino asidlerin yıkılımı ile oluşan Asetil KoA, mitokondri matriksinde sitrik asid siklusuna katılmakta ve sitrik asid siklusunda oluşan NADH ve FADH2 iç mitokondrial membranda bulunan elektron transport zincirine indirgeyici ekivalanları aktarmaktadır. ❖ Elektron transport zinciri ❖ organizmada farklı yakıtların oksidasyonu ile elde edilen elektronların, moleküler oksijene aktarılmalarındaki en son ortak yoldur. Bu sistem solunum zinciri olarak da adlandırılır. 17  Elektron transport zinciri bileşenleri ❖ Mitokondrial elektron transport zinciri, birbiri ardı sıra fonksiyon yapan bir seri elektron taşıyıcılarından oluşur; ✓ bunların çoğu prostetik grupları ile bir ya da iki elektron alabilen ve verebilen integral proteinlerdir Elektron transport zinciri, ❖ Dört büyük elektron taşıyıcı enzim kompleksi (Kompleks I - IV) ve ✓ bu kompleksleri birbirine bağlayan ve bir enzim kompleksinin parçası olmayan, iki hareketli elektron taşıyıcısından ❖ Ubikinon (KoQ veya Q) ve sitokrom c’den oluşur. ✓ Ubikinon dışında, bu zincirin tüm üyeleri protein yapılıdır. 18 ❖ Dört büyük enzim kompleksi yapılarında birkaç farklı elektron taşıyıcısı içermekte ve her biri elektron transferini katalizlemektedir. Bunlardan üçü Kompleks I, III ve IV, elektron transferini kataliz etmenin yanısıra proton pompası olarak da görev yapmaktadır. ❖ Diğer bir multiprotein kompleksi olan ATP sentaz (FoF1 kompleksi) kompleks V olarak da adlandırılır ve ATP sentezini gerçekleştirir. 19  2e- 2e- ❖ Glukoz, y.a, a.a dh NADH ve FADH2 ETZ ❑ NAD ve FAD, FMN dışında elektron transport zincirinde 3 tip elektron taşıyıcı fonksiyon yapmaktadır: ❖ Ubikinon (hidrofobik kinon ) ❖ Sitokromlar (Hemoprotein, hem demiri içerir) ❖ Demir-sülfür proteinleri (Hem dışı demir içerir) 20 Elektron transport zinciri bileşenleri Kompleks I ve II, başlangıcında küçük lipofilik bir molekül olan ubikinon’un yer aldığı kompleks III, sitokrom c ve kompleks IV’ün oluşturduğu ortak elektron transport yoluna bağlanır 21  Elektron transport zinciri bileşenleri Kompleks I NADH’dan ve Kompleks II süksinat’dan olmak üzere iki ayrı elektron vericisinden Q’ ya elektron transfer etmektedirler. Kompleks III elektronları Q’ dan sitokrom c’ye taşır. Kompleks IV ise elektronları sitokrom c’ den O2’e taşıyarak zinciri sonlandırır. Elektron transport zincirinin her taşıyıcısı bir elektron vericisinden elektronları alır ve zincirdeki bir sonraki taşıyıcıya aktarır. Zincirin sonunda son elektron alıcısı moleküler oksijendir ve suya indirgenir. ✓ Oksidasyon-redüksiyon rxn ları 22  ✓Solunum zincirinde elektronların NADH’dan O2’e transferinde yer alan çeşitli elektron taşıyıcıları ; E 0 = -0.32 V olan en elektronegatif elektron vericisi NADH’ dan, E 0 = +0.82 V olan en elektropozitif güçlü elektron alıcısı O2’e kadar değişen standart redüksiyon potansiyellerine sahiptirler. 23 ′ ′  Zincirin organizasyonu ❖ Elektronlar daha negatif redüksiyon potansiyeline ( Eo’ ) sahip olan taşıyıcıdan , daha pozitif redüksiyon potansiyeli olan taşıyıcıya doğru akış gösterirler. Elektronegatif 2e- daha elektropozitif ❖ Elektron transport zinciri komponentleri ( elektron taşıyıcıları) standart redüksiyon potansiyelleri ( Eo’ ) ‘ne göre sıralanması: NADH Q sitokrom b sitokrom c1 sitokrom c sitokrom a sitokrom a3 O2 ❖ Zincirdeki her elektron taşıyıcı kompleksin redüksiyon potansiyeli ❖ bir önceki kompleksten daha düşük bir enerji düzeyinde bulunduğu için, elektronların her kompleksten geçişi sırasında enerji salınır 24 İç mitokondrial membranda bulunan elektron transport zincirindeki 4 elektron taşıyıcı enzim kompleksi Her biri zincirin belirli bir yerinde elektron transferini katalizler Kompleks I : ( NADH : ubikinon oksidoredüktaz veya NADH dehidrogenaz ) NADH ubikinon Kompleks II : ( süksinat dehidrogenaz veya süksinat : ubikinon oksidoredüktaz ) Süksinat ubikinon Kompleks III : (sitokrom bc1 kompleksi veya ubikinon : sitokrom c redüktaz) Ubikinol sitokrom c Sitokrom b ve c1 ile hem yapısında olmayan Fe-S proteininden ( Rieske demir kükürt proteini ) oluşur. Kompleks IV : (sitokrom oksidaz veya sitokrom aa3 ) Sitokrom c O2 Fo F1 ATP Sentaz : Kompleks V, ATP Sentezi 25 Mitokondrial elektron transport zincirinin protein komponentleri enzim kompleksi kütle alt birim sayısı prostetik grup(lar) (kDa) I. NADH dehidrogenaz 850 42 FMN , Fe-S II. Süksinat dehidrogenaz 140 5 FAD , Fe-S III. Ubikinon : sitokrom c 250 11 Hemler , Fe-S oksidoredüktaz sitokrom c* 13 1 Hem IV. Sitokrom oksidaz 160 13 Hemler ; CuA/ CuA , CuB *sitokrom c bir enzim kompleksi parçası değildir. Kompleks III ve IV arasında serbestçe hareket eden, suda çözünür bir proteindir. 26 ❖ Kompleks I ( NADH : ubikinon oksidoredüktaz, NADH dehidrogenaz ) ❖ FMN içeren flavoprotein ve en az 6 demir-sülfür merkezi bulunur. elektron alıp verebilen prostetik grupları, FMN ve Fe-S merkezleridir. (2 Fe-2S, 4 Fe-4S) ❖ NADH dan gelen bir çift elektron, elektron transport zincirine Kompleks I üzerinden girmektedir. Kompleks I: NADH-ubikinon oksidoredüktaz 1. NADH’tan bir hidrür iyonunun ve matriksden bir protonun ubikinona ekzergonik transferi NADH + 5H+ + Q NAD+ + QH2 + 4H sitozol Kompleks I 2. Matriksden 4 protonun membranlar arası boşluğa endergonik transferi 27 ❖NADH-ubikinon oksidoredüktaz (Kompleks I) : 1. NADH’tan bir hidrür iyonunun ve matriksden bir protonun ubikinona ekzergonik transferi NADH + H+ + Q NAD+ + QH2 kenetli ve eş zamanlı 2. Matriksden 4 protonun membranlar arası boşluğa endergonik transferi 28 ❖ Kompleks I , elektron transfer enerjisi tarafından yönetilen bir proton pompası gibi çalışır. 4 proton pompalanır. Matriks (-) , membranlar arası boşluk (+) yüklü hale gelir. Oluşan Elektrokimyasal gradient ~ 1 mol ATP sentezi için enerji sağlar NADH + H FMN FMN Fe-S Fe-S ubikinon ( koenzim Q veya Q ) Kompleks I Kompleks I ❖ Ubikinol ( QH2 , tam indirgenmiş form ) mitokondri iç membranında kompleks I’ den kompleks III’e doğru diffüze olur, ❖ Amital ( barbitürat ) ❖ Rotenon ( bitkisel insektisid ) ❖ Piericidin A ( antibiyotik ) tarafından inhibe edilir. ✓ Elektronların Fe-S merkezlerden ubikinona akışını engellemektedirler. 29 Kompleks II (süksinat dehidrogenaz veya süksinat: ubikinon oksidoredüktaz ) Süksinatın oksidasyonunu katalizler ❖ Sitrik asid siklusunun mit. iç membranına bağlı tek enzimidir. Flavoprotein. FAD-bağımlı ❖ Kompleks I’den daha küçük ve basittir. ❖ 4 farklı protein alt birim bulunur; A,B, C,D ❖ Süksinat ve Q için bağlanma bölgesi içerir 2 farklı tipte beş prostetik grup içerir; elektron taşınması FAD ve üç Fe- S merkezi (2Fe-2S) ❖ Hem grubu(hem b), sistemin dışına sızan elektronları indirgemek üzere görev yapar 30  Süksinat Kompleks Fumarat II + 2e- + 2H+ Q +2H+2e- QH2 Toplam reaksiyon: Kompleks II ❖ Süksinat + Q Fumarat + QH2 ❖ Kompleks II tarafından katalizlenen sitrik asid siklusu ara metaboliti olan süksinatın dehidrogenasyonu ile elektronlar(2H+ +2e), önce enzimin FAD’ a , sonra Fe-S merkezler üzerinden ubikinon’a (Q )aktarır. 31  Süksinat Fumarat + 2e- + 2H+ Q +2H+2e- QH2 Toplam reaksiyon: ❖ Süksinat + Q Fumarat+ QH2 ❖ Kompleks II tarafından katalizlenen sitrik asid siklusu ara metaboliti olan süksinatın dehidrogenasyonu ile elektronlar(2H+ +2e), önce enzimin FAD’ a , sonra Fe-S merkezler üzerinden ubikinon’a (Q )aktarır. 32 ❖ Hem grubu(hem b), sistemin dışına sızan elektronları indirgemek üzere görev yapar ❖ Kompleks II alt birimlerindeki (hem b veya kinon-bağlanma yerine yakın bölgelerde) nokta mutasyonları, kalıtsal paraganglioma’ya yol açar. ❖ Bu mutasyon sonucunda süksinat oksidasyonu sırasında büyük ölçüde ROS üretilmekte ve doku hasarına neden olmaktadır ❖ Oksaloasetat ve malonat süksinattan, kompleks II’ ye elektron akışını engeller. ❖ Karboksin ve thenoilfluoroaseton ( TTFA ) kompleks II’ den , Q’ ya elektron akışını engeller. 33  Mitokondrideki diğer FAD-bağımlı dehidrogenazlar (Flavoproteinler) da, substratlarından elektronları ubikinon ‘a aktarırlar ; kompleks II üzerinden değil !! Açil KoA dehidrogenaz: Yağ açil-KoA dan elektronları FAD’a elektron transfer eden flavoprotein (ETF) ETF: Q oksidoredüktaz’ (FAD ve Fe- S) solunum zinciri ubikinon. ( QH2 ) Gliserol-3-fosfat dehidrogenaz : substratı olan gliserol-3-fosfatın oksidasyonunu katalizler. Mitokondri iç membranının dış yüzünde bulunan bir flavoprotein (FAD) ❖ Elektronları solunum zincirinde ubikinona aktarır. ❖ gliserol 3-fosfat mekiğinin bir bileşenidir ✓ Bu elektron taşıyan enzimlerin her birinin etkisiyle redükte ubikinon (QH2 ) havuzu dolmaktadır. 34 35  Kompleks І, Kompleks ІІ ve gliserol 3-fosfat dehidrojenaz , ETF: Q oksidoredüktaz’ ı kapsayan flavoprotein dehidrojenazlar, – farklı substratlardan elektronları iç mitokondri membranında Q’ ya aktarmakta ve indirgenmiş Q havuzu (QH2 ) dolmaktadır. – Bu elektron taşıyıcı dehidrojenazlar tarafından oluşturulan QH2 , mitokondriyel elektron transport zincirinin diğer bir üyesi olan Kompleks ІІІ tarafından okside edilmektedir. 36  FADH2, NADH’dan daha pozitif E 0’a sahip olduğundan, FADH2 yolu ile gelen elektronlar ATP sentez yerlerinden biri olan Kompleks I’i atlayarak Q üzerinden mitokondriyel solunum zincirine girmekte ve buradan Kompleks III’e geçmektedirler. ✓ Bu nedenle elektronların FADH2’den taşınması ile oluşan ATP, elektronların NADH’dan taşınması ile oluşan ATP’den daha azdır. Böylece hem Kompleks I aracılığı ile NADH’dan ve hem de Kompleks II ve diğer mitokondriyel flavoproteinler aracılığı ile FADH2’den elektronlar 37 Q’ya aktarılmış olur. ′ Ubikinon (Koenzim Q veya Q) ❖ Uzun izoprenoid yan zincire sahip, yağda eriyen bir benzokinondur. ❖ Plastokinon ( bitki kloroplastlarında ) , menakinon (bakterilerde) ubikinon benzeri yapılardır. ❖ Ubikinon mitokondrial lipidlerin bir bileşenidir. ❖ Yapı olarak E ve K vitaminlerine benzer. Solunum zincirinin tek lipid yapılı komponenti ❖ Ubikinon ( Q ) bir elektron alarak semikinon radikaline (QH ), ❖ sonra ikinci elektronu alarak tam indirgenmiş şekli olan Ubikinol’e (QH2) dönüşür. ✓ FADH2 yolu ile elektronların solunum zincirine giriş noktası Q’ dur. 38  Ubikinon ❖ Flavoproteinler gibi 2 elektron vericisiyle, 1 elektron alıcısı (sitokromlar) arasında kavşak gibi görev yapan bir taşıyıcıdır. ✓ Q, Flavoproteinlerden (kompleks I ve II ve diğer mit. flavoprt. ) indirgeyici ekivalanları toplar, kompleks III yapısında sitokrom b’ye transfer eder. ✓ lipid çift tabakasında çözünürlüğü, hareketli yapısı nedeniyle ❖ Küçük ve hidrofobik olduğundan mitokondri iç membranının lipid çift tabakasından serbestçe difüzyona uğrar. Bu nedenle iç membranın hareketli elektron taşıyıcısıdır. ❖ Hem elektron hem de proton taşıyabilir, bu nedenle proton hareketi ile eşleşen elektron akışında önemli bir rol oynar. Q iki elektron taşırken sitokromlar yalnızca bir elektron taşırlar. 39 40 41  Demir-sülfür proteinleri: ❖ Yapılarında demir ve kükürt bulunur, ❖ Sitokromlara benzer şekilde tek elektron transferi yapan proteinlerdir. ❖ Demir kükürt proteinleri hem molekülü yapısında bulunmayan demir atomları içerir ❖ 1 elektronun transfer edildiği reaksiyonlarda görev alırlar. ❖ Genellikle iyi elektron vericidirler. ❖ Kompleks I, II ve III, Fe-S proteinleri içerirler. ❖ Flavoproteinlere ve sitokrom b’ye eşlenikdir. 42  Elektronları solunum zincirine NAD üzerinden aktaran dehidrogenazlar L (+)-3-hidroksiaçil KoA dehidrogenaz D (-) 3-hidroksibütirat dehidrogenaz Prolin dehidrogenaz Glutamat dehidrogenaz İzositrat dehidrogenaz Piruvat dehidrogenaz* α-ketoglutarat dehidrogenaz * *lipoat FAD NAD NADH yolu ile elektronların solunum zincirine giriş noktası Kompleks I dir 43  Elektronları solunum zincirinde FAD üzerinden aktaran diğer dehidrogenazlar; Kolin dehidrogenaz Gliserol 3-fosfat dehidrogenaz Sarkozin dehidrogenaz Dimetilglisin dehidrogenaz Açil KoA dehidrogenaz FADH2 yolu ile elektronların solunum zincirine giriş noktası Q’ dur 44  Kompleks III Kompleks I 45 Kompleks III ( sitokrom bc1 kompleksi veya ubikinol : sitokrom c oksidoredüktaz ). ❖ Her biri 11 polipeptid zinciri içeren bir dimerdir. ❖ Prostetik grup olarak; üç hem ve Rieske demir-kükürt proteini yapısında bulunan bir 2 Fe - 2S merkezi içermektedir. ❖ Üç hem’den ikisi, b tipi hem’dir (hem bH ve hem bL). enzimin alt birimlerinden olan sitokrom b’nin yapısında yer alır ❖ Diğeri ise c tipi hem olup enzimin diğer alt birimi olan sitokrom c1’in yapısında bulunur. 46 47  Kompleks III ❖ 2e- (tek ,tek) Ubikinol (QH2 ) 2 Sitokrom c’ye aktarılmasını katalizlerken, aynı zamanda matriksten membranlar arası boşluğa protonların (4 H+) transferini de sağlar ( proton pompası) ve bir proton elektrokimy. gradient oluşturur. ~1 mol ATP QH2 + 2sit c oks + 2H+ N (matriks) Q + 2sit c ind + 4H+ P (sitozol) QH2, Q’ ya okside olur ve sitokrom c indirgenir ❖ Q siklusu, iki elektron taşıyıcısı Q ve tek elektron taşıyıcıları olan sitokrom bH , bL, c1 ve c arasında bir şalter gibi görev yapmaktadır. 48  Kompleks III tarafından QH2’den iki elektronun, iki molekül sitokrom c’ye transfer reaksiyonunun serbest enerji değişimi, 4 protonun pompalanmasına ve 1 mol ATP sentezine yeterlidir ❖ Kompleks III , BAL ( dimerkaprol ) ve Antimisin A tarafından inhibe edilir. 49  Sitokromlar (Kompleks III , Kompleks IV ) ❖ Prostetik grup: demir içeren Hem Porfirin Fe2+/ Fe3+ ❖ Demir içeren hem gruplarından dolayı görünür ışıkta karakteristik absorbsiyon gösteren hemoproteinlerdir. porfirin halkasının konjuge çift bağ sistemi İndirgenmiş sitokromlar (Fe2+) görünür bölgede 3 absorbsiyon bandı verir ❖ Mitokondride ışık absorbsiyon spektrumundaki fark ile ayırt edilebilen 3 tip sitokrom bulunmaktadır. a, b ve c tipi sitokromlar. ❖ Sitokrom tip a, b ve tip c‘ nin bazıları iç mitokondri membranının integral proteinleridir. ❖ Sitokrom c ise, iç membranın dış yüzeyinde yer alır , suda çözünen tek sitokromdur , hareketlidir. 50  Sitokromların prostetik grupları b tipi sitokromlar ❖ Demir protoporfirin IX (Hemoglobin, miyoglobin), hem halkası proteine kovalent olmayan bağ ile bağlı a tipi sitokromlar ❖ Hem A Pirol halkalarından bir tanesine izoprenoid bir zincir bağlı, nonkovalent c tipi sitokromlar ❖ Hem C Pirol halkalarının iki tanesi tiyoeter bağları ile proteine (sistein ) kovalan bağlı 51  Sitokrom c ❖ Mitokondri iç membranının dış yüzeyine elektrostatik bağlar ile bağlı, ❖ 1 alt-birim, Prostetik grup;1 hem (Fe2+/ Fe3+) , 13 kDa Mobil elektron taşıyıcısı (ubikinon gibi), suda çözünür globüler bir hem proteinidir. ❖ Enzim kompleksi parçası değildir. ❖ Kompleks III ve IV arasında serbestçe hareket eder; Tek hemi ile , kompleks III’den bir elektron aldıktan sonra kompleks IV’e gider ve enzimdeki çift çekirdekli bakır merkeze elektronu verir. 52 Kompleks IV ( sitokrom c oksidaz veya sitokrom aa3) ❖ Solunum zincirinin son basamağında elektronları sitokrom c’den moleküler oksijene taşıyarak , oksijeni suya indirger. ✓ proton pompası ❖ Sitokrom oksidaz, 2 hem grubu (sitokrom a; hema ve sitokrom a3; hema3) ve üç Cu+2 iyonu içeren, ❖ 13 alt birimli kompleks bir enzimdir. ❖ Cu+2 iyonları , CuA/ CuA ve CuB şeklinde iki merkez halinde bulunurlar. ✓ hema3 ve CuB (Fe-Cu merkezi), O2’nin suya indirgendiği aktif bölgedir 53  Kompleks IV ❖ Bu kompleks üzerinden her dört elektronun geçişi için, enzim matriksden dört H+ alarak, O2 ‘ yi 2 H2O‘ya çevirir. Bu redoks reaksiyonunun enerjisini de geçirdiği her bir elektron için membranlar arası boşluğa bir proton pompalamak için kullanır. ❖ Kompleks I’den III’e redoks aracılıklı proton transportu ile üretilen elektrokimyasal potansiyele katkı sağlar. 54 Kompleks IV ( sitokrom oksidaz veya sitokrom aa3 ) 55 ❖ O2’ nin tek elektron transferi ile 4 e-’ la indirgenmesi ; tek elektronun taşındığı durumlarda görülen H2O2 veya OH serbest radikali gibi ara ürünler salınmadan oluşmalıdır. Bu ara ürünler , hücresel bileşenlerde hasar yapar. ✓ Ara geçiş ürünleri , suya tam dönüşüm oluncaya kadar komplekse sıkıca bağlı tutulur. ❖ Sitokrom oksidazın moleküler oksijene affinitesi çok yüksektir. ❖ Zincirdeki tek geri dönüşümsüz reaksiyon ❖ Kompleks IV , CO , CN , H2S ve azid tarafından inhibe edilir. 56 57 58 ❖ NADH tan iki elektronun kompleks I , III ve IV üzerinden aktarılması sırasında, protonlar matriksten membranlar arası boşluğa pompalanmakta ve iç membran boyunca bir elektrokimyasal gradient oluşmaktadır. ❖ Membranın sitozole bakan yüzü matrikse bakan yüze göre daha artı yüklüdür ve ❖ Membranlar arası boşlukta proton konsantrasyonu matrikse göre daha yüksektir,dolayısı ile daha asittir. *transmembran elektrik potansiyeli (elektriksel gradient Δ Ψ) ve proton gradienti ( pH gradienti ,kimyasal gradient): elektrokimyasal potansiyel fark 59 ❖ Elektron transportu , membrandan protonların transferiyle birlikte olur.Elektron transfer enerjisinin çoğu matriks dışına proton pompalamak için kullanılır. Kompleks I , III , IV : proton pompası ✓ Oksijene her elektron çifti aktarımında ; Kompleks I , 4 H+ Kompleks III , 4 H+ Kompleks IV , 2 H+ pompalanır. İç membran boyunca elektrokimyasal gradient ❖ Böylece elektron transfer enerjisi , membran boyunca elektrokimyasal gradient şeklinde korunur. redoks aracılıklı proton transportu ile üretilen elektrokimyasal potansiyel 60 61  Oksidatif Fosforilasyon ❖ Elektron transport zincirinde elektronların oksijene taşınması doğrudan ATP sentezi ile sonuçlanmaz. Kemiosmotik Hipotez ; Peter Mitchell ❖ Elektronların elektron transport zincirinde taşınması ile oluşan serbest enerji , ADP + Pi’tan ATP oluşumunda nasıl kullanılır ? ❖ Proton akışı ile fosforilasyon eşleşme mekanizması? ❖ NADH ve diğer oksitlenebilen substratlardan gelen elektronların, elektron transport zinciri boyunca akışı sırasında oluşan enerjinin çoğu protonların matriksten membranlar arası boşluğa pompalanmasına yol açar. 62  Matrikse göre membranlar arası boşluğun proton ( H+) konsantrasyonunda artış meydana gelir Mitokondri iç membranı H+’ lara geçirgen olmadığından, H+’ lar lipid çift tabaka boyunca matrikse geri difüze olamamaktadır. 63  Mitokondri membranlar arası boşlukta H+ birikimi nedeniyle iç membranın iki tarafı arasında 1. proton gradiyenti (kimyasal gradient, pH gradiyenti, Δ pH) 2. transmembran elektrik potansiyeli (elektriksel gradient, Δ Ψ) oluşur. – Bu iki faktör iç mitokondriyel membran boyunca bir elektrokimyasal gradiyent oluşturmaktadır. Böylece, Elektronların NADH ve FADH2’den moleküler oksijene taşınması sırasında serbestleşen enerji, etkin bir şekilde yakalanıp membran boyunca elektrokimyasal gradient şeklinde korunur 64 ❖ İç membran protonlara geçirgen değildir. ❖ Protonlar protona spesifik kanallardan (ATP sentaz kompleksinin Fo biriminin bir parçası ) matrikse gradientleri yönünde tekrar geri döner. ❖ Elektrokimyasal gradientte mevcut, depolanan enerji , yani proton-hareket gücü/ kuvvet, protonları geri matrikse doğru ❖ ATP sentazın Fo kompleksindeki bir proton kanalından geçirirken, ❖ serbestleşen enerji ile Fo’ya bağlı F1 kompleksi de ATP sentezini gerçekleştirir.. 65 Özetle, ❖ proton-hareket gücü (proton motive kuvvet) , FoF1 ATP sentaz tarafından katalizlenen ATP sentezi için enerji sağlar. ❖ FoF1 ATP sentaz enzim kompleksinin aktivitesi elektrokimyasal gradiente bağlıdır 66 67  Oksidatif fosforilasyon İç mitokondri membranı boyunca solunum zinciri tarafından oluşturulan elektrokimyasal gradient oksidasyon ve fosforilasyon arasında bir bağlantı oluşturur. Diğer bir ifadeyle, Elektron transferi (oksidasyon) nin, ATP sentezi (fosforilasyon) ile kenetlenmesi elektrokimyasal gradientle başarılır. Elektrokimyasal gradient elektron transport zincirinin hızını, ATP sentez hızına kenetler 68 69 Kompleks V : ATPsentaz FoF1 ❖ Mitokondri iç membranında yer alan ATP sentaz enzim kompleksi ( kompleks V ), ADP + Pi’ dan ATP sentezini katalizlemektedir. ❖ F- tipi bir ATPaz ❖ Fo ve F1 birimlerinden oluşur. Fo kompleksi : ❖ İç mitokondri membranında gömülü integral bir proteindir. ❖ Proton kanalını oluşturur. ❖ a, b ,c olarak adlandırılan üç farklı, çok sayıda alt birim ( toplam 10-14 alt birim; ab2c10-12 ) ❖ protonların membranlar arası boşluktan matrikse dönüşü ❖ Fo ve F1 birbirlerine bağlıdır. 70 ❖ F1 kompleksi , ATP sentazın , ADP + Pi’dan ATP sentezini katalizleyen birimi ❖ Fo’ya bağlı periferal bir membran proteini olup , matrikse doğru uzanan küre şeklinde bir yapıdır ❖ İzole edilen F1 , ATPaz aktivitesine sahiptir. ❖ F1 kompleksi , ∝3 β 3 γ δ ε şeklinde beş farklı alt birim ( toplam dokuz alt birim ) içeren bir kompleks ❖ β alt birimleri katalitik aktivite gösterir. 3 β alt biriminin her biri ATP sentezi için bir katalitik bölgedir. ❖ Aktivitesi için elektrokimyasal gradient gereklidir. 71  Kompleks V : ATPsentaz FoF1 ❖ ATP sentezi , γ alt birimi ile temasta olan β katalitik alt birimlerinin proton akışı sırasında ❖ β-ATP, β-ADP ve β-boş konformasyonları arasında değişime uğraması ile gerçekleşmektedir ❖ protonların matrikse hareketinin oluşturduğu güç , Fo’a bağlı F1 kompleksi tarafından katalizlenen ATP sentezi için enerji sağlar. 72 ❖ATP sentezi, γ alt birimi ile temasta olan β katalitik alt birimlerinin proton akışı sırasında β-ATP, β-ADP ve β- boş konformasyonları arasında değişime uğraması ile gerçekleşmektedir 73  ATP sentezi ❖ 1 mol ATP sentezi ve translokasyonu için 4 H+ gerekir. ❖ 1 mol NADH ‘ın oksidasyonu ile matriks dışına pompalanan 10 H+ , 2,5 mol ATP sentezini gerçekleştirir. ❖ Solunum zincirine Q üzerinden giren 1 mol FADH2’ nin oksidasyonu ile matriks dışına pompalanan 6 H+ , 1,5 mol ATP sentezini gerçekleştirebilir. ❖ 1 mol ATP sentezi , ΔGº : 7,3 kcal / mol 2.5 mol ATP sentezi : 2,5 x 7,3 : 18,5 kcal / mol 1 mol NADH’ın tamamen oksidasyonu ile -52 kcal / mol ✓ ATP sentezi için kullanılan enerji ( 18,5 kcal / mol ) ✓ geri kalanı metabolitlerin mitokondri membranından taşınması gibi hücresel olaylarda kullanılır. ve ISI 74 75  Metabolik yollarda üretilen indirgenmiş koenzimlerin (elektron taşıyıcıları) Elektron transport zincirine (ETZ) giriş noktaları Metabolik yol Hücrede Reaksiyon Elektron ETZ’ye giriş noktası nerede taşıyıcı gerçekleşir Glikoliz Gliseraldehit 3-fosfat NADH Kompleks I dehidrogenaz (Mitokondriye NADH’ların geçişi Malat-Aspartat mekiği SİTOPLAZMA ile yapılırsa) Gliseraldehit 3-fosfat FADH2 Koenzim Q (ubikinon) dehidrogenaz (Mitokondriye NADH’ların geçişi Gliserol-fosfat mekiği ile yapılırsa) Pirüvat dehidrogenaz NADH Kompleks I TCA İzositrat dehidrogenaz NADH Kompleks I α-Ketoglutarat NADH Kompleks I dehidrogenaz Süksinat dehidrogenaz FADH2 Kompleks II MİTOKONDRİ Kompleks I Malat dehidrogenaz NADH β-oksidasyon Açil-KoA dehidrogenaz FADH2 Koenzim Q (Ubikinon) β-Hidroksi açil-KoA NADH Kompleks I dehidrogenaz Keton cismi β-hidroksibütirat NADH Kompleks I 76 yıkımı dehidrogenaz Oksidatif Fosforilasyon İnhibitörleri 1. Elektron transport sistemi inhibitörleri Siyanür (CN) , azid ( N3-) Hidrojen sülfür (H2S) sitokrom oksidaz ( kompleks IV ) Karbonmonoksit (CO) Antimisin A sitokrom b’ den, sitokrom c1’e elektron transferi (kompleks III ) Dimerkaprol (BAL) Rotenon Amital Fe-S’den, ubikinona elektron transferi ( kompleks I ) Pierisidin A Rotenon (Bitkisel insektisid) Amital (Barbitürat), Pierisidin A( antibiyotik) 77  Kompleks II Oksaloasetat ve malonat, süksinattan kompleks II’ye elektron akışını, karboksin ve tenoiltrifluoroaseton (TTFA) ise kompleks II’den elektronların Q’ya aktarılmasını engellemektedir. 78 2. ATP sentaz inhibitörleri Oligomisin Fo ve cFo bileşenlerinin inhibisyonu Venturisidin protonların matrikse geri dönmesini engeller Disiklohekzilkarbodiimid Fo ve cFo boyunca proton akışının engellenmesi (DCDD) membranlararası boşlukta proton birikimine neden olmaktadır. Böylece proton elektrokimyasal gradienti ATP sentezi için kullanılamaz. Proton birikimi ile iç membran boyunca oluşan pH ve elektriksel gradient (elektrokimyasal gradient) ortadan kaldırılamadığı için elektron transportu durmaktadır ATP sentezi ve elektron transportu birbirine kenetli olduğundan birisi durduğu zaman diğeri de durur 79 3. Adenin nükleotid translokaz (ANT) inhibitörleri ATP-4- ADP-3 değişiminin engellenmesi Atraktilozid Adenin nükleotid translokaz Bongkrekik asid (ANT) (Bitkisel toksinler) ✓ Oksidatif fosforilasyon olayı, ATP ve ADP’nin iç mitokondri membranından taşınmasına bağımlıdır ✓ mitokondri içi ADP havuzu azalır ve ATP sentezi durur. 80 4. Elektron transferi (oksidasyon) ve fosforilasyon (ATP sentezi) arasındaki kenetlenmeyi bozan inhibitörler (uncouplers) 2,4-dinitrofenol *FCCP hidrofobik H+ taşıyıcıları Valinomisin K+ ionoforu Termojenin kahverengi yağ dokusunda mitokondri iç (UCP-1 ) membranında H+ geçiren ‘por’lar oluşturur. Pentaklorofenol, p-krezol *FCCP : siyanid-p-triflorometoksifenilhidrazon 81  Proton iyonoforları olarak da isimlendirilen kimyasal kenet çözücüler,(örn., 2,4-dinitrofenol ) – protonları iç mitokondriyel membranın sitozolik tarafından matrikse doğru hızla aktaran lipidde çözünür bileşiklerdir. – Proton konsantrasyonunun yüksek olduğu membranlararası boşlukta proton bağlayabilen, zayıf asid özelliğindeki bu bileşikler, ✓ hidrofobik olmaları nedeniyle iç mitokondri membranından matrikse doğru hızla difüze olurlar. – Matriksin proton konsantrasyonu sitozole göre daha düşük olduğundan, taşıdıkları protonları bu ortamda serbest bırakırlar 82 83  Protonların bu yolla ATP sentaz üzerinden geçmeden matriks içine hızla geri taşınması, – elektrokimyasal potansiyel gradienti ATP üretimi için kullanılmaksızın ortadan kaldırır. Dolayısı ile mitokondri ATP sentez edemez protonlar kenet çözücüler tarafından matrikse geri taşındığı için elektrokimyasal gradient azalır. Bu olay aşırı yakıt oksidasyonu ve O2 tüketimine yol açmaktadır. ADP veya Pi konsantrasyonu artık solunum hızını kısıtlamadığından bu durum solunumun kontrol dışına çıkmasına neden olur. 84  Elektron transportu, ATP sentezi olmaksızın devam eder. Bu arada açığa çıkan enerji ısı şeklinde serbestleşir ve ısı üretimi artar. 85  Termojenin (UCP-1) Oksidasyon ve fosforilasyon kenetlenmesinin bozulması ve buna bağlı olarak açığa çıkan ısı fizyolojik önem taşımaktadır. Kahverengi yağ dokusu, kış uykusuna yatan hayvanlarda ve yeni doğan birçok memelide termojenezde rol oynar. Kahverengi yağ dokusunun iç mitokondri membranında doğal kenetlenmeyi bozucu protein (uncoupling protein, UCP-1) veya termojenin bulunur. Protonlar için spesifik bir por içermektedir.Mitokondriyel taşıyıcı ailesinin bir üyesi. 86  Termojenin (UCP-1) Bu doğal kenet çözücü protein, protonları ATP sentaz üzerinden geçirmeksizin mitokondri iç membranı boyunca matrikse doğru geri taşımakta ve böylece ATP sentezini, elektron transportundan ayırmaktadır. Oksidasyon enerjisi ATP yapımında tutulamaz ve ısı olarak açığa çıkar. Bu nedenle termojenin veya UCP-1, yeni doğanın vücut ısısının korunmasında kış uykusuna yatan hayvanlarda ısı oluşturulmasında rol oynamaktadır. 87 Soğuk ve termogenez Termojenin (UCP-1) 88  İYONOFORLAR Valinomisin, K+iyonlarının mitokondri membranından geçişini kolaylaştırarak membran potansiyelini değiştirmektedir. Nigerisin, K+ iyonlarının H+’larla değişimini sağladığından membran potansiyelini değiştirmemektedir; ancak pH gradientinin bozulmasına yol açmaktadır. Gramisidin A’da protonların membrandan geçişini kolaylaştırır. 89 Mekik sistemler: Sitozolde glikolizden gelen NADH’ın , solunum zinciriyle tekrar NAD+’a oksitlenmesi nasıl gerçekleşir? ❖ Mitokondri iç membranı NADH’a geçirgen değildir. İç membranda NADH için özel bir taşıyıcı yoktur. ❖ Sitozolik NADH’ ın mitokondrideki oksidasyonu için mekik sistemleri gereklidir. ❖ İndirgeyici eşdeğerler mitokondri iç membranından geçemez.!!! ❖ Özel mekik sistemleri dolaylı olarak sitozolik NADH’tan indirgeyici eşdeğerleri mitokondriye taşır. 90 ❖ Bu mekik sistemlerinin çalışabilmesi için, ❖aynı enzimin sitoplazmik ve mitokondriyel izoformlarının ve ❖bu enzimlerle bağlantılı substrat çiftleri bulunması gerekmektedir 91 Malat-aspartat mekik sistemi ❖ karaciğer, böbrek , kalp kası mitokondrilerinde aktif Sitozolik malat dehidrogenaz ( NAD+-bağımlı ) Mitokondrial malat dehidrogenaz ( NAD-bağımlı ❖ Bu mekik sistemi ile sitozolik NADH’dan , solunum zinciri ve en son oksijene aktarılan elektron çifti başına 2,5 ATP elde edilir. 92 93 Gliserol 3- fosfat mekiği ❖ iskelet kası , beyin ✓ Sitozolik gliserol 3-fosfat dehidrogenaz ( NAD+- bağımlı ) ✓ Mitokondri iç membranının dış yüzeyine bağlı gliserol 3-fosfat dehidrogenaz (FAD-bağımlı ) ❖ Bu mekik sitozolik NADH’tan indirgeyici eşdeğerleri solunum zincirine, flavoprotein aracılığıyla ubikinon üzerinden aktarır.Kompleks I’i atlar. ❖ NADH’tan 1 elektron çifti başına 1,5 ATP sentezlenir. 94 95  Kreatin fosfat mekik sisteminin önemi nedir? Kalp ve iskelet kası gibi aktif dokularda yüksek enerjili fosfatların mitokondri dışına aktarılmasını sağlayan dinamik bir sistem olarak kreatin fosfatın bir enerji bileşiği olarak işlevini daha da arttırır. Kreatin kinazın CKm izoenzimi mitokondri membranları arasındaki boşlukta bulunur, adenin nükleotid taşıyıcıdan gelen ATP’deki yüksek enerjili fosfatın kreatine aktarılmasını katalize eder. Oluşan kreatin fosfat, mitokondri dış membranında bulunana protein porlardan geçerek sitozole taşınır ve mitokondri dışında gerçekleşen ATP sentezinde kullanılır. Mitokondride sentezlenen ATP sitoplazmaya Kreatin fosfat şantı ile geçer. 96 Mitokondri ile ilgili genetik bozukluklar ❖ Mitokondri , nükleer ve mitokondrial DNA ( dairesel çift sarmal) tarafından kodlanan proteinleri içerir. Mitokondrial genom ( mt DNA ) anneden kalıtımla geçer. ❖ Mitokondriyel DNA (mtDNA), oksidatif fosforilasyona katılan protein komplekslerinin 13 alt birimini kodlar. ❖ Ayrıca mtDNA, mitokondrinin kendi proteinlerinin sentezlemesi için gereken rRNA ve tRNA moleküllerini kodlar. ❖ Diğer mitokondriyel proteinler (mitokondriyel proteinlerin %90’ından fazlası) ise nükleer DNA (nDNA) tarafından kodlanır 97 ❖ Nükleer DNA’ ya oranla 10 kat daha fazla mutasyon görülen mt DNA ‘ daki değişiklikler oksidatif fosforilasyondaki defektler ile ilişkili ❖ Oksidatif metabolizmaya bağımlı, ATP gereksinimi yüksek olan sinir dokusu, iskelet ve kalp kasları oksidatif fosforilasyondaki defektlerden en fazla etkilenen dokulardır. ❖ Bozulmuş ATP üretimi bu dokularda hücre ölümü ile sonlanabilir 98  Mitokondriyel genlerdeki mutasyonlar genel olarak – elektron transport zinciri aktivitesinde azalmaya neden olur ve – sonuç olarak piruvat ve yağ asitlerinin birikmesi , – laktik asidoz ve trigliserid birikimine yol açar. – Ayrıca ATP sentez hızı azalır. Bu kas zayıflığı ve egzersiz intoleransına neden olur Mitokondriyel genlerdeki diğer mutasyonlar, ilerleyici kas zayıflığı, retinitus pigmentosa (retinal yanıtın kaybı), işitme kaybı ve ataksi, bunun yanısıra kalp kasının genişlemesine ve bozulmasına yol açmaktadır. Böylece mitokondriyel hastalıklar sıklıkla miyopati, kardiomiyopati ve ensefalopati’ler ile karakterize edilir. 99  MELAS ( Mitokondrial miyopati, ensefalopati , laktik asidoz , inme ) ❖ Lösin için spesifik tRNA (lösil-tRNA)’yı kodlayan mitokondri genindeki nokta mutasyonu ile oluşur. ❖ Bu tRNA mutasyonu sonucunda mitokondriyel protein sentezinin bozulması ile ❖ Elektron transport zincirinde yer alan Kompleks I ( NADH : ubikinon oksidoredüktaz ) ve sitokrom oksidaz aktivitesinde azalma mitokondrial ensefalomiyopati 100 Leber ‘ in herediter optik nöropatisi ( LHON sendromu ) ❖ Santral sinir sistemini etkiler. ❖ LHON , NADH : ubikinon oksidoredüktazın üç alt birimini kodlayan mt. genlerdeki tek baz mutasyonu sonucu oluşur. ❖ NADH’tan, ubikinona kısmen bozuk elektron transferi ❖ Yeterince ATP oluşamaz ve optik sinirde meydana gelen hasar erken yaşlarda görme kaybına neden olur. Nöroretinal dejenerasyon İki taraflı görme kaybı ❖ Sitokrom b ‘yi kodlayan mitokondrial gendeki tek bir baz mutasyonu da LHON’ye yol açar. 101 MERRF (Miyoklonik epilepsi ve bozuk-kırmızı lif hastalığı) ❖ Lizin için spesifik tRNA’yı ( lizil-tRNA) kodlayan mitokondri geninde bir nokta mutasyonu ❖ Kas titremesi ile karakterizedir. ❖ MERRF’li bireylerde iskelet kası lifleri anormal yapılı mitokondrileri içerir. Leigh Sendromu ❖ Kompleks I, II, IV de oluşan bozukluklar Kearns -Sayre sendromu ❖ Mitokondrial DNA’da delesyon 102 Mitokondri iç membranındaki transport sistemleri ❖ Adenozin nukleotid translokaz ❖ ATP sentaz ❖ Fosfat translokaz 103 Oksidatif fosforilasyonun kontrolü ❖ Aerobik hücrelerde ATP üretiminin büyük bir bölümünden oksidatif fosforilasyon sorumludur. NADH , O2, ADP, Pi yeterli olmalı ❖ Elektron transportu veya solunum hızı (O2 tüketimi), ATP sentezine (fosforilasyon) sıkıca kenetlidir ❖ Oksidatif fosforilasyonun hızını belirleyen en önemli faktör ADP düzeyleridir. Oksidatif fosforilasyon hızının ADP konsantrasyonu ile düzenlenmesi : solunumun kontrolü ATP tüketimi arttıkça, ADP düzeyleri de artar [ATP] / [ADP][Pi]; 104  Solunum hızını sınırlayan etkenler [ADP] ve [substrat ] [substrat ] Solunum zincirinin kapasitesi(egzersiz) [ADP] (istirahat durumu) O2 yeterliliği(egzersiz) [Pi] ADP/ATP taşıyıcısının aktivitesi 105 106