Mitokondrier tillverkar ATP - adenosintrifosfat

Transkript

1 Mitokondrier tillverkar ATP - adenosintrifosfat 1

2 Mitokondriens historia Mitokondriens struktur µm i diameter - upp till 100,000 mitokondrier/cell - innehåller eget DNA och ribosomer - har ett dubbelmembran; yttre - permeabelt, låg protein/lipid inre - ej permeabelt, kraftigt veckat, hög protein/lipid ATP syntesen sker vid det inre membranet Mitokondriens struktur är optimerad för att effektivt omvandla energi som kommer från citronsyracykeln till ATP Glycolys ger 4 ATP/glukos molekyl Oxidativ fosforylering ger ATP/glukos molekyl - respirationskedjan 2

3 Både fett och socker ger upphov till acetyl-coa Acetyl CoA driver ATP produktion via citronsyrecykeln och oxidativ fosforylering Citronsyracykeln - Krebs cykeln Högenergetiska elektroner från NADH och FADH 2 driver ATP syntesen i mitokondrierna 3

4 4

5 Mitokondrier i olika celltyper Många mitos; muskelceller - mekaniskt arbete nervceller - signalöverföring leverceller - syntes av protein/lipid/socker parietalceller - syrasyntes i magslemhinnan Få mitos; bindvävsceller - gör stödjevävnad 5

6 Hur mycket ATP behövs? Hur mycket ATP behövs? Hur mkt ATP finns i oss vid varje givet ögonblick? a - 5 g b - 50 g c g Hur mkt ATP syntetiseras i oss varje dag? a - 75 g b - 750g c - 7,5 kg d - 75 kg Hur mkt ATP bildas i kroppen varje dag? Normalt födointag; 2000 kcal/dag är 8360 kj/dag För att bilda 1 mol ATP från ADP + Pi går det åt ca 57 kj Därvid bildas 8360/57 mol ATP= ca 146 mol ATP Molvikten för ATP är 507 g/mol Per dag bildas ca 146 x 507 g ATP = ca 75 kg ATP Det finns ca 0.1 mol ATP i kroppen vilket betyder att varje ATP molekyl omsätts 1400 gånger per dygn 6

7 Hur mycket ATP behövs? Hur mycket ATP behövs? Hur mkt ATP finns i oss vid varje givet ögonblick? a - 5 g b - 50 g c g Hur mkt ATP syntetiseras i oss varje dag? a - 75 g b - 750g c - 7,5 kg d - 75 kg Proton/pH gradienter driver transport av metaboliter Uncoupling - urkoppling - produktionen av ATP i mitokondrien bygger på en koppling av protongradienten med ATP syntesen via ATP syntetaset i det täta inre membranet - vad händer om permeabiliteten i det inre membranet ökas? -uncoupling - energin i protongradienten blir till värme och inte till ATP -vissa droger; CCCP, rotenon hos fisk är uncouplers - biologiskt knep för att öka termogenes - värmetillverkning - i brunt fett,syntes av uncoupling proteins - UCPs som svar på sänkning av kropptemperaturen 7

8 Mitokondriens DNA Gener i mitokondriellt DNA - i människa ung. 16,000 baser, cirkulär struktur - bär på gener för syntes av proteiner i respirationskedjan, ribosomalt RNA och transfer RNA - de flesta proteinerna i mitokondrier kodas av nukleära gener och importeras med en speciell mekanism från cytosolen - delar sej genom delning Mitokondriers ärftlighet Proteinimport i mitokondrier - mitokondrie DNA nedärvs huvudsakligen via maternell nedärvning (cytoplasman i oocyten) oocytes har ung. 100,000 mitokondrier spermier har ung. 100 mitokondrier 8

9 Mitokondriella sjukdomar Mitokondrier i vävnad - snabb ansamling av mutationer i mtdna p.g.a. frånvaro av DNA repair system - påverkar främst vävnader med höga krav på ATP syntes (CNS, hjärta, skelettmuskel osv.) - Lebers Hereditary Optic Neuropathy, degeneration av synnerven som leder till blindhet, maternell nedärvning Peroxisomen - omgiven av ett enkelt membran, 0,2-1 µm i diameter - deltar i flera metabola steg; eliminering av väten i vissa molekyler eliminering av H 2 O 2 via catalas β-oxidation, nedbrytning av långa fettsyror 9

10 Proteinimport i peroxisomer - proteiner som skall importeras till peroxisomer görs i cytosolen och importeras posttranslationellt - speciella adresslappar PTS1; vanligast, C-terminal -S-K-L SKL PTS2; ovanlig, N-terminal sekvens, mindre väl definerad Peroxisomala sjukdomar I - det finns ett flertal monogena sjukdomar som har sin orsak i defekt peroxisomal funktion Zwellingers syndrom; - ett komplext syndrom som orsakas av defekter i peroxisomal biogenes (defekta peroxisomer) Pseudo-Zwellinger syndrom; - intakta peroxisomer men defekter i β-oxidation, nedbrytning av fettsyror - 10

11 Peroxisomala sjukdomar II - X-linked adrenoleukodystrophy (X-ALD) defekt metabolism av Very Long Chain Fatty Acids (> C22) beror på defekt peroxisomal import av Fatty Acid CoA synthetase (VLCFA-CoA) - Cerebral ALD - debut vid 7-8 år, dödlig - Adrenomyeloneuropathy (AMN) debut år, dödlig - Lorentzo s Oil - en filmatisering av två föräldrars desperata kamp för att finna en bot till sin X-ALD sjuke son Sammanfattning Mitokondrier; cellens energifabrik har eget DNA och egna ribosomer har ett dubbelmembran och ATP tillverkas i det inre membranet oxidativ fosforylering - högenergi elektroner bygger upp en protongradient som driver ATP syntes Peroxisomer; flera metabola processer enkel membran peroxidnedbrytning och fettsyrenedbrytning EXTRA Både fett och socker ger upphov till acetyl-coa Mitokondrier och typ 2 diabetes Vid kraftigt kolhydratintag görs acetyl-coa främst från socker och fett som tas in i cellerna lagras som små droppar i vävnaderna 11

12 Insulin-reglerat upptag av socker Insulin-reglerat upptag av socker Finns för mkt lipider i cellen kan inte Glut4 rekryeras till cellytan och socker kan inte transporteras in i cellen - högt blodsocker Insulinresistens - typ 2 diabetes. Cellen är hänvisad till lipider för energiproduktion 12