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2 NADH FADH 2 (trasportatori ridotti di elettroni) Fase 3 Trasferimento degli elettroni e fosforilazione ossidativa Catena respiratoria (trasferimento degli elettroni)

3 Nicotinamide adenin dinucleotide (NAD + ) H - NMN R AMP Nel NADP + questo gruppo ossidrilico è esterificato con un gruppo fosforico

4 FMN riboflavina. FADH. (FMNH. ) (semichinone) AMP Flavin adenin dinucleotide (FAD)

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6

7 Proteina

8 2Fe-2S

9 4Fe-4S

10 Potenziali di riduzione standard dei trasportatori di elettroni della catena respiratoria Reazione redox (semi-reazione) E (V) deidrogenasi Ubichinone Citocromo b Citocromo c 1 Citocromo c Citocromo a Citocromo a 3 Ubichinolo Citocromo b Citocromo c 1 Citocromo c Citocromo a Citocromo a 3 deidrogenasi

11 I trasportatori che si trovano prima dell inibizione saranno completamente ridotti, quelli che si trovano a valle saranno completamente ossidati

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14 Componenti della catena di trasporto degli elettroni Complesso enzimatico Numero Gruppo prostetico di subunità NADH deidrogenasi 43 (6) Succinato deidrogenasi Ubichinone-citocromo c ossidoreduttasi Eme (3) (1) Citocromo c Citocromo ossidasi Eme Eme

15 Complesso I: NADH deidrogenasi o NADH:ubichinone ossidoreduttasi Rotenone Amital

16 Componenti proteici della catena di trasporto degli elettroni Complesso enzimatico Numero Gruppo prostetico di subunità NADH deidrogenasi 43 (6) Succinato deidrogenasi Ubichinone-citocromo c ossidoreduttasi Eme (3) (1) Citocromo c Citocromo ossidasi Eme Eme

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18 6 Succinato succinato deidrogenasi (complesso II) Fumarato

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22 Componenti proteici della catena di trasporto degli elettroni Complesso enzimatico Numero Gruppo prostetico di subunità NADH deidrogenasi 43 (6) Succinato deidrogenasi Ubichinone-citocromo c ossidoreduttasi Eme (3) (1) Citocromo c Citocromo ossidasi Eme Eme

23 Complesso III: complesso bc 1 Ubichinone:citocromo C ossidoreduttasi

24 Ciclo Q Q P Q N Q N Q P 2QH 2 + 2citc 1 ( Fe 3+ ) + 2H + (matrice) QH 2 + CoQ + 2citc 1 (Fe 2+ ) + 4H + (intermemb.) 2

25 Componenti proteici della catena di trasporto degli elettroni Complesso enzimatico Numero Gruppo prostetico di subunità NADH deidrogenasi 43 Succinato deidrogenasi Ubichinone-citocromo c ossidoreduttasi Eme Citocromo c Citocromo ossidasi Eme Eme

26 Complesso IV: citocromo ossidasi Centro binucleare binucleare Cit c Cu A eme a a 3 -Cu B O 2

27 2 superossido dismutasi + 2H + O 2 + H 2 O 2

28 radicale superossido O 2. O 2 Respirazione mitocondriale, radiazioni ionizzanti, sulfamidici, erbicidi farmaci antimalarici, divicina 2H + e (-) perossido d idrogeno H 2 O 2 glutatione perossidasi 2H 2 O radicale ossidrile H + e (-) H 2 O. OH 2GSH GSSG glutatione reduttasi NADP + NADPH + H + danni ossidativi a lipidi, proteine e DNA Glucosio 6-fosfo 6-fosfato glucosio 6-fosfato glucono deidrogenasi δ-lattone

29 Fegato, rene, cuore

30 Muscolo e cervello

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32 NADH + H O 2 2 NAD + + H 2 O NAD + /NADH E 1 = V O 2 /H 2 O E 2 = V ΔE = E 2 E 1 = 1.14 V ΔG =-nfδe = -2(96,5 kj/v mole) (1.14) = -220 kj/mole FADH O 2 2 FAD + H 2 O ΔG =-nfδe = -150 kj/mole

33 L energia liberata dal trasferimento elettronico attraverso i complessi mitocondriali viene conservata come energia elettrochimica associata al gradiente di concentrazione protonica (ΔpH) e alla separazione di cariche ai due lati della membrana (ΔΨ). Questa energia elettrochimica è detta: Forza motrice protonica

34 Forza motrice protonica Energia potenziale chimica 200 kj Energia del potenziale elettrico

35 Questa energia elettrochimica, Forza motrice protonica, è resa disponibile per produrre un lavoro, sintesi di ATP, quando i protoni fluiscono spontaneamente attraverso la membrana secondo il loro gradiente di concentrazione

36 Modello chemiosmotico

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38 F 1 α 3 β 3 γδε Lato N Lato P F o ab 2 c 10-12

39 membrana mtocondriale interna matrice spazio intermembrana

40 Catalisi rotazionale

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43 Disaccoppianti chimici

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45 Valinomicina

46 Molecole che interferiscono con il trasferimento degli elettroni e la fosforilazione ossidativa Tipo di interferenza Composto Meccanismo d azione Inibizione del trasferimento degli elettroni Inibizione dell ATP sintasi Disaccoppiamento della fosforilazione dal trasporto degli elettroni Cianuro Monossido di carbonio Rotenone Amital Antimicina A Oligomicina FCCP DNP Valinomicina Termogenina Inibiscono la citocromo ossidasi Bloccano il trasferimento degli elettroni dal centro Fe-S dell NADH deidrogenasi all ubichinone Blocca il trasferimento degli elettroni dal cit b al cit c 1 Inibisce la subunità F o Trasportatori idrofobici di protoni Ionoforo per il K + Traslocatore di protoni della membrana mitocondriale interna del grasso bruno Inibizione dello scambio ATP-ADP Atrattiloside Inibisce la traslocasi di nucleotidi adenilici

47 La velocità della respirazione è limitata dalla disponibilità di ADP per la sua conversione in ATP [ATP] [ ADP] [ Pi] La velocità di consumo di O 2 dipende dalla concentrazione dell accettore del gruppo fosforico ADP

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