7 Mitokondriot, sitruunahappokierto, anabolia & katabolia

Question 1

Missä kaikissa ihmisen soluissa on mitokondrioita?

Answer 1

Kaikissa muissa paitsi erytrosyyteissä (punasoluissa)

Question 2

Mitokondrion kalvostot

Answer 2

Kaksinkertainen kalvosto: sisä- ja ulkokalvo

Ulkokalvossa muistuttaa hieman solulimakalvoston rakennetta. Se sisältää poriineja, jonka kautta proteiineja pääsee sisään.

Sisäkalvolla erittäin paljon proteiineja ja kardiolipiinejä. Sisäkalvolla ei ole poriineja.

Question 3

Maksasolussa on noin ___ mitokondriota

Answer 3

10 000

Question 4

Mistä etenkin löytyy kardiolipiiniä?

Answer 4

Mitokondrion sisäkalvolta

Question 5

Mitokondrion proteiinit

Answer 5

Mitokondrioissa on noin 1500 erilaista proteiinia. Suurin osa on peräisin solun tuman DNA:sta, mutta noin 12-60 (ihmisillä 13) proteiinia on peräisin mitokondrion omasta DNA:sta (mtDNA).

Question 6

Sitruunahappokierron tapahtumapaikka

Answer 6

Mitokondrion matriksi

Question 7

TCA-sykli, Krebsin sykli ja trikarboksylaatti kierto

Answer 7

Sitruunahappokierron vaihtoehtoisia nimiä

Question 8

Mitokondrio päätehtävät (5 kpl)

Answer 8

1. Sitruunhappokierron ja siihen liittyvien aineenvaihduntareaktioiden ylläpito
2. NADH hapetus, O2 pelkistys ja oksidatiivinen fosforylaatio
3. Rauta-sulfaatti keskusten rakentaminen/kokoaminen
4. Steroidisynteesi
5. Osallistuminen solukuoleman/apoptoosin signaalivälitykseen

Question 9

Krebsin syklin yhteydet glukoosin, rasvahappojen ja aminohappojen kataboliaan

Answer 9

Krebsin sykli on keskeisin tässä

Question 10

Krebsin syklin metaboliittien merkitys biosynteesissä

Answer 10

1. Asetyyli-CoA:sta voidaan tehdä Krebsin syklin ja ETC:n avulla ATP:ta. Sitä voidaan tuoda sykliin:
   - Glykolyysistä (lopputuote pyruvaatti -> asetyyli-CoA)
   - Beta-oksidaatiosta (lopussa asetyyli-CoA leikataan pois tiolaasilla)
   - Aminohappojen transaminaatiosta (alaniini ja aKG -> pyruvaatti ja glutamaatti, pyruvaatti -> asetyyli-CoA)
2. Aminohappojen transaminaatiossa muodostuvia alfa-ketohappoja voidaan tuoda sykliin
   - aminohappo + aKG aKetohappo + glutamaatti
   - glutamaatti + OAA aKG + aspartaatti

eli alaniinista voi tehdä pyruvaattia (aKetohappo), joka voidaan muuttaa asetyyli-CoA:ksi. Asetyyli-CoA voi mennä sitruunahappokiertoon ja reagoida OAA:n kanssa muodostaen sitraattia yms.

Glutamaatista voi tehdä aKG:ta, joka on sitruunahappokierron välituote (isositraatti -> aKG-> sukkinyyli-CoA)

3. Parittomien rasvahappojen beta-oksidaatiossa metyylimalonyyli-CoA:n kautta sukkinyyli-CoA:ta eli jos rasvahapossa on pariton määrä hiiliä, betaoksidaatio tapahtuu normaalisti siihen asti, että hiiliä on jäljellä 3 hiiltä = propionyyli CoA. Tämän jälkeen propionyyli CoA–>Metyylimalonyyli CoA–>Sukkinyyli CoA–>Anapleroottisesti TCA
4. OAA -> PEP

KESKEN!

Question 11

Krebsin syklin säätely

Answer 11

Säätely koostuu pääosin tuotteiden inhibitiosta ja substraattien saatavuudesta.

The citric acid cycle is regulated primarily by the concentration of ATP and NADH. The key control points are the enzymes isocitrate dehydrogenase and α-ketoglutarate dehydrogenase.

Question 12

NADH

Answer 12

Kaikissa elävissä soluissa esiintyvä tärkeä koentsyymi. NAD+ ja sen pelkistynyt muoto NADH toimivat koentsyymeinä monissa tärkeissä biologisissa hapetus-pelkistysreaktioissa.

NAD+ on bioreaktioissa hapetin ja NADH pelkistin.

Question 13

NADPH

Answer 13

Monissa biologisissa hapetus-pelkistysreaktioissa tarvittava tärkeä koentsyymi.

NADP+ voi pelkistyä NADPH:ksi ottamalla vastaan kaksi elektronia nikotiiniamidirenkaaseensa. Vastaavasti NADPH voi hapettua NADP+:ksi luovuttamalla kyseiset elektronit.

Question 14

FADH2

Answer 14

koentsyymi, jolla on tärkeä tehtävä aineenvaihdunnan hapetus-pelkistysreaktioi.

FADH2 on energiaa kuljettava molekyyli ja sillä on tärkeä tehtävä oksidatiivisessa fosforylaatiossa mitokondriossa. FADH2 pelkistyy FAD:ksi, mikä mahdollistaa sen tuottavan kaksi moolia ATP:tä. Aitotumaisissa FAD:tä pelkistyy eniten sitruunahappokierrossa sekä rasvahappojen betaoksidaatiossa.

Sitruunahappokierrossa FAD on osa sukkinaattidehydrogenaasientsyymiä.a.

Question 15

lipoiinihappo

Answer 15

Toimii koentsyyminä sitruunahappokierrossa. Elimistö voi valmistaa tätä itse.

One of the most studied roles of RLA is as a cofactor of the pyruvate dehydrogenase complex

Question 16

tiamiini

Answer 16

B1-vitamiini, jota keho ei varastoi, joten sitä on saatava ravinnosta tarpeeksi usein.

Question 17

Anabolia

Answer 17

Anabolia, rakennusaineenvaihdunta, on tila, jossa elimistö rakentaa energiavarastojaan. Silloin energian saanti on suurempaa kuin sen kulutus, toisin sanoen energiatasapaino on positiivinen.

Anaboliset reaktiot ovat energiaa kuluttavia reaktioita, joissa yksinkertaisista lähtöaineista valmistetaan monimutkaisempia yhdisteitä.

Anaboliset polut ovat yleisesti pelkistysreaktioita (elektronien vastaanotto) –> hiili pelkistyy ja NADPH hapettuu (luovuttaa elektroneja) NADP:ksi.

Question 18

Anapleroosi

Answer 18

Reaktiot, jotka lisäävät välituotteita sitruunahappokierrossa

Question 19

Krebsin syklin entsyymien mutaatiot tautien aiheuttajina

Answer 19

• Isositraatti dehydrogenaasi entsyymi on mutatoitunut joissain syöpämuodoissa (80-90% tietyssä gliomatapauksissa)
• mutaatiot fumaraasissa ja sukkinaattidehydrogenaasissa ovat myös yhteydessä syöpään

Välituotteita voi jäädä soluun –> muuttavat DNA luentaa siten, että solu alkaa jakaantua hallitsemattomasti

lehninger s.595

Question 20

Katabolia

Answer 20

Katabolia on hajottava aineenvaihdunta; aineenvaihdunta jolle on ominaista energiaa sisältävien (ja muiden) yhdisteiden pilkkoutuminen.

Kataboliset reaktiot ovat energiaa tuottavia reaktioita, joissa suuret molekyylit pilkkoutuvat yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi.

Kataboliset polut ovat yleisesti oksidatiivisia (hapetusreaktioita eli elektronien luovutusta) –> hiili hapettuu ja NAD pelkistyy (vastaanottaa elektronit) NADH:ksi.

Question 21

Katapleroosi

Answer 21

Reaktiot, jotka kuluttavat sitruunahappokierron välituotteita

Question 22

Anabolian ja katabolian säätely

Answer 22

Haima: insuliini (aktivoi anabolisia polkuja) ja glukagoni (aktivoi katabolisia polkuja).

Question 23

Sitruunahappokierto tiivistetysti

Answer 23

Reaktiosarja, joka tuottaa energian solujemme mitokondrioissa. Syklin aikana ravinnoksi nautitut hiilihydraatit palavat hiilidioksidiksi vetyjen siirtyessä elektroninsiirtäjäkoentsyymeille. Nämä luovuttavat vedyt edelleen elektroninsiirtoketjuun, jossa vedyt yhtyvät happeen muodostaen vettä ja samalla antavat energian ATP-tuotannolle.

Question 24

Sitruunahappokierron entsyymit muistisääntö

Answer 24

Sitseillä(sitraatti) iso(isositraatti) alfa-kettu(alfa-ketoglutaraatti) sukset nyysi (sukkinyyli-KoA), suksista nautti (sukkinaatti). Fuksimarakatti(fumaraatti) maalasi(malaatti) oksalla(oksaloasetaatti).

Question 25

Asetyylikoentsyymi-A

Answer 25

Aktiivinen etikkahappo on kaikille ravintoaineille yhteinen välituote solun valmistaessa energiaa.
Asetyylikoentsyymi-A:n asetyyliryhmän hiilet (C) hapettuvat hiilidioksidiksi Krebsin syklissä ja vedyt (H) siirtyvät erityisten koentsyymien avulla elektroninsiirtoketjuun. Näissä reaktioissa syntyy energiaa, joka varastoidaan fosfaattiyhdisteisiin, esimerkiksi ATP:ksi.

Question 26

Pyruvaattidehydrogenaasikompleksi

Answer 26

x

Question 27

Mitä puryvaatille tehdään jos happea on saatavilla?

Answer 27

Asetyylikoemtsyymi-A:ta (CoA tuodaan, CO2 lohkeaa pois, NAD+ pelkistyy NADH:ksi)

Tätä säätelee puryvaattidehydrogenaasi kompleksi. Tätä kompleksia taas säätelee PDH kinaasi (inhiboi) ja PDH fosfataasi (aktivoi).

Question 28

Mikä vitamiini on tärkeä glykolyysin jälkeen, siirryttäessä sitruunahappokiertoon?

Answer 28

Timiini eli B1 vitamiini.

Ihmisillä ja monilla muilla eläimillä tiamiinidifosfaatti (TDP) toimii ainakin viidessä entsyymijärjestelmässä välttämättömänä koentsyyminä, joista glykolyysin jälkeen:

pyruvaattidehydrogenaasikompleksi – tässä usein glukoosista glykolyysissä saatu pyruvaatti dekarboksyloituu TDP:n avulla asetyyli-CoA:ksi, joka menee sitten muualle, usein energiaa (ATP:tä) tuottavaan sitruunahappokiertoon.

Puutos aiheuttaa vakavia seurauksia mm. Neurologisia oireita.