ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

ETS-MİTOKONDRİAL

KOMPLEKSLER

Elektron Taşıyıcıları Multienzim Kompleksleri Halinde Çalışırlar

 Solunum zincirindeki elektron taşıyıcıları fiziksel olarak kolayca ayrılabilecek şekilde (mesala deterjanlarla) membrana-gömülü supramoleküler kompleksler olarak organize olmuşlardır.

Kompleks I ve II, ubikinona iki ayrı elektron vericisinden elektron aktarır: NADH (Kompleks I) ve süksinat

(Kompleks II).

Kompleks III elektronları ubikinondan sitokrom c’ye taşır.

 Kompleks IV ise elektronları sitokrom c’den 02’e kadar taşıyarak zinciri sonuçlandırır.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Solunum zincirinin işlevsel komplekslerinin ayrılması: Önce mitokondri dış zarı digitonin deterjanıyla muamele edilerek uzaklaştırılır. Sonra mitokondri ozmotik olarak parçalanıp iç zar kısımları elde edilir ve bu kısımlar ikinci bir deterjanda hassasça çözülür.

• İç zar proteinlerinin bu karışımı, iyon-değişim

kromatogratisine tabi tutulur. Solunum zincirinin farklı kompleksleri (l’den IV’e), her bir protein

kompleksi ve ATP sentaz enzimi (bazen Kompleks V denir) elde edilir.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• I’den IV'e kadar ayrılmış olan bu kompleksler, görüldüğü gibi, vericiler (NADH ve

süksinat), araürün taşıyıcıları (Q ve sitokrom c) ve 02

arasında elektron transferini katalizler.

• İn-vitro olarak, ATP sentaz sadece ATP parçalar (ATPaz), ATP sentezleme aktivitesi yoktur.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Kompleks I: NADH —» Ubikinon, Kompleks I ve II’nin, ubikinon ile arasındaki ilişkiyi

göstermektedir.

• NADH:ubikinon oksidoredüktaz da denilen

Kompleks I, bir adet FMN-içeren flavoprotein ve en az altı demir-sülfür merkezi bulunan 42 farklı polipeptit zincirinden oluşan büyük bir enzimdir.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• NADH, süksinat, yağ açili-KoA ve gliserol 3-fosfattan ubikinona elektronların geçiş yolu.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Kompleks II: Süksinat —> Ubikinon; sitrik asit

döngüsündeki zara bağlı tek enzim olan süksinat dehidrogenazdır.

• Kompleks I’den daha küçük ve basit olmakla beraber, iki tip prostetik grup ve en az dört farklı protein içerir.

• Bir proteinde, kovalent bağlı FAD ve dört Fe atomlu bir Fe-S merkezi vardır; ikinci bir demirsülfür protein de bulunur.

• Elektronlar süksinattan FAD’ye sonra Fe-S merkezler üzerinden ubikinona geçer.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

Süksinattan kompleks II yapısına elektron aktarılması; oksaloasetat ve malonat tarafından inhibe edilirken,

 karboksin ve thenoiltrifluoroaseton ise elektronların kompleks II’den ubikinona aktarılmasını inhibe ederler.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Kompleks III: Ubikinon—> Sitokrom c

• Bir sonraki solunumsal kompleks olan Kompleks III, sitokrom bc1 kompleksi veya ubikinon:

sitokrom c oksidoredüktaz olarak da bilinir.

• Ubikinolden (QH2) sitokrom c’ye elektron aktarırken, matriksten zarlararası boşluğa protonların vektöriyal transferini de sağlar.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Dimerik yapı fonksiyon için esansiyeldir.

- Kompleks ubikinon için iki farklı bağlanma bölgesi taşır (Q_N ve Q_P).

• Monomerler arasındaki boşluk her bir monomerde biri olmak üzere bu bağlanma bölgelerini içerir.

• Ubikinon intermediyerleri bu boşluk içerisinde elektron ve protonları iç mitokondriyel membrana taşırlar.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Q döngüsü: Kompleks III üzerinden elektronların akışı mavi oklarla gösterilmiştir. Zarın P tarafında Q_P bölgesinde iki molekül QH2, Q'ya oksitlenirken dört proton da zarlararası boşluğa salınır.

• Her QH2 bir elektronunu sitokrom c’ye (Rieske Fe-S merkezi üzerinden) ve bir elektronunu da Q’nun Q_N bölgesindeki bir moleküle (sitokrom b aracılığıyla) vererek, Q’yu iki basamakta QH2'ye indirger.

• Bu indirgenme aynı zamanda matriksten alınan iki protonu da kullanır.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Antimycin A: Membranın N (matriks) yüzünde QN’e bağlanarak hem bH dan Q’ya elektron akışını durdurur.

• Myxothiazol: Membranın P yüzünde 2Fe-2S merkezi ve hem bL ‘nin yanındaki QP‘ye bağlanarak QH2’den Rieske demir-sülfür proteinine elektron akışını engeller

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

• Kompleks IV: Sitokrom c —>0₂, sitokrom oksidaz olarak da bilinir; solunum zincirinin son

basamağında elektronları sitokrom c’den moleküler oksijene taşırken oksijeni de suya indirger.

• Kompleks IV mitokondri iç zarının büyük bir enzimidir (13 altbirim; Mr204,000).

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

•Solunum zincirindeki dört kompleksten, elektron ve proton akışının özeti^.

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

ETS-MİTOKONDRİAL KOMPLEKSLER

1mol NADH’tan e’ aktarılınca 10 İntermembran aralığa pompalanan H⁺ sayısı:

1mol FADH₂’den e’ aktarılınca 6