بیوانرژتیک

صفحه 1:
BIOENERGETICS, BIOLOGIC OXIDATION AND ELECTRON TRANSPORT CHAIN Hossein Piri (>) Bepactment of Biochemistry and 1 ‏لا سس‎ Genetics, ۹ School of Medicine, Gu ‏موسو مف‎ Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran September 2012 

صفحه 2:
بیوانرژتیک 

صفحه 3:
ee ‏ات انرز‎ PAAR a le 

صفحه 4:
انجام کار انرژي : 

صفحه 5:
*اصل بقای انرژی *اصل افزایش آنتروپی 

صفحه 6:


صفحه 7:
uaa i va Site | 1 1 ‏سوبستراها و محصولات‎ cable * M PH=0) 1 ‏هیدروژن‎ ug: ‏غلظت‎ ٠ atm ۳2 101/3( 1 ‏فشار‎ * K 298 (°C25)° Leo * 

صفحه 8:
انرژی ازاد استاندارد بیوشیمیایی * غلظت آب 55/5 ‎M‏ ‎٠‏ غلظت یون هیدروژن (<-0011 710 ۲ * غلظت ۷6 برابر با 1 ]101۷ 

صفحه 9:
انرژی ازاد استاندارد پیوشیمیایی 0] aA + bB=cC + dD Ka — Coa AGreaction = ~RT In Keg = —2.303 RT log Keg : 1 298* ‏در دمای‎ ۸0۰۰- -1.36 log K,, 

صفحه 10:
* where "R= 8.314] mol C? "T = Temp inK 

صفحه 11:
Starting with all components at 1 ۷, When Kegis... AG'°is... the reaction .. . >1.0 negative proceeds forward 1.0 zero is at equilibrium <10 positive proceeds in reverse 

صفحه 12:
)621/00۱(* -1 7 =T4 0.0 1.4 27 4.1 55 68 8.2 AG? (k//mol) لع 4- 7 00 57 11.4 ‎Phd‏ ‏22.8 ‏28.5 ‏34.2 103 10 

صفحه 13:
| بیرزدبی > ۳ Glucose 1-phosphate == glucose 6-phosphate Ki = tase spe = = 19 - 07 1۳ ‏ویک‎ ‎= —(8.315 J/mol - K)(298 K)(In 19) —7.3 kJ/mol AG? 

صفحه 14:
(kcal/mol) AG” (Ki/mal) 1 -05 -6 -92 -0 196 -138 ۳ واکنش های مهم Reaction type Hydrolysis reactions Acid anhydrides Acetic anhydride + H,0 — 2 acetate ATP + H,0 > ADP + P, AIP + HoO ——> AMP + PP, PP, + HO -—> 2?, UDP-glucose + HO —s UMP + ‏0056لا‎ 18 Esters Ethyl acetate + H,0 — ethanol + acetate Glucose 6-phaspnate + H,0 —— glucose + P; 

صفحه 15:
08 —686 —2,338 6 واکنش های مهم Amides and peptides Glutamine + HO > glutamate + NHZ -14.2 Glycylglycine + H,0 ——+ 2 glycine ‏وب‎ ‎Glycosides Maltese + H,0 -—> 2 glucose 95 1601056 + ۲:0 + glucose + galactose -159 Rearrangements Glucose 1-phosphate ——. glucose 6-phasphate we Fructose 6-phosphate -— glucose 6-phosohate AT Elimination of water Malate —» fumarate + HD 31 Oxidations with molecular oxygen 2,840— 0 + 6002 جب و60 + ‎Glucose‏ ‏9,770 160 + و1660 »—-;230 + ‎Palmitate‏ 

صفحه 16:
‎Sain |‏ » تس ۳ 3 ‎۱۵ ‎AG = AG” + RTIn ۳1:1 ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 17:
7 يواترزيك و ‎oe‏ [Cec [D]. ‏سس ميد‎ 41a 0 < ۸6 < ۸۴ + 1 [IA TealBleq AG = —RT In Kig or 

صفحه 18:
جمع پذیری ۸6۴ واکنش ها (1) A—>B AG{e (2) B—>C ‏وذ‎ ‎Sum; A—>C AGI? + AGS Glucose + P, —> glucose 6-phosphate + H.O AG® = 13.8 kJ/mol ATP + H,O —> ADP + P; AG’? = —30.5 kJ/mol )1( Glucose + P, —> glucose 6-phosphate + HzO @) ATP +H,O—> ADP +P, ۱ Sum: ATP + glucose —> ADP + glucose 6-phosphate AG = 13.8 kJ/mol + (—30.5 kJ/mol) = —16.7 kJ/mol 

صفحه 19:
و ۸63 در واکش های اكسيداسيون و احبا AG’? = —n? AEF® or AG=-n? AE 

صفحه 20:
* where "R= 8.314J mol C! "T = Temp inK "n = moles of e from balanced redox reaction "F = Faraday's constant = 96,485 C/mol 

صفحه 21:
۴ و ۸6 در واکنش های اکسیداسیون و احیا Acetaldehyde + NADH + H* -—> ethanol + NAD~ (1) Acetaldehyde + 2H~ + 2e7 —+ ethanol E° = -0.197V (2) NAD* + 2H* + ‏و‎ —> NADH + H> E° = -0320V By convention, AE’? is expressed as E’° of the electron acceptor minus E’° of the electron donor. Because ac- etaldehyde is accepting electrons from NADH in our example, AE’ = —0.197 V — (—0.320 V) = 0.123 V, and n is 2. Therefore, AG” = —nF AE? = ~2(06.5 kJ/V - mol)(0.123 V) —23.7 kJ/mol 

صفحه 22:
۴ و ۸6 در واکنش های اکسیداسیون و احیا ‎RT. [acetaldehyde]‏ ۳ ‎Excotatzonyae = E° + [7 1nTethanol] 7‏ ‎0.026V , 0‏ ‎V+ SEEN tn TT = -0.167‏ 0.197- = ‎RT, [NAD*]‏ ۲ ‎Boon = B+ 7 | 277‏ ‎V 1.00‏ 0.026 ۷ ع —3— + ۷ 0320- - Then AE is used to calculate AG (Eqn 13-5): AE = —0.167 V — (—0.350) V = 0.183 V AG =—-n 7 AE 2(96.5 kJ/V + mol)(0,183 V) = —35.3 kJ/mol 

صفحه 23:
پتانسیل احیای استاندارد ۳ بعضی از نیم واکنش ها TABLE 13-7 Standard Reduction Potentials of Some Biologically ۴ 0.816 0.771 0.421 0.365 0.36 0.35 0.295 0.29 0.254 0.22 0.077 0.045 Important Half-Reactions, at pH 7.0 and 25°C (298 K) Half-reaction 402 + 2H™ + 25 ‏0ب‎ ‎Fe?*‏ >-— و + و۲ ‎NOZ + H,0‏ »—— 2 + 2۷۳ + 05لا ‎Cytochrome f (Fe**) + e~ —> cytochrome f (Fe?*) Fe(CN)27 (ferricyanide) + 67 —> Fe(CN)g- Cytochrome ay (Fe?*) + e~ ——» cytochrome as (Fe?*) ‏ولا جه 27 + 2۷۳ + و0‎ ‎Cytochrome a (Fe?*) + €~ —> cytochrome a (Fe**) Cytochrome c (Fe?*) + e~ ——» cytochrome c (Fe?*) Cytochrome c, (Fe?*) + e~ —+» cytochrome c, (Fe?*) Cytochrome b (Fe®*) + e~ ——» cytochrome b (Fe?*) Ubiquinone + 2H* + 2e7 ——> ubiquinol + H> ‎ 

صفحه 24:
0.045 0.031 0.000 —0.015 —0.166 —0.185 -0.197 —0,219* -3 -3 -29 -0 -4 —0.346 —0.38 —0.414 —0.432 پانسیل احیای استاندارد ۳ بعضی از نیم واکنش ها Ubiquinone + 2H* + 2e~ ——> ubiquinol + H2 Fumarate?- + 2H* + 2e~ ——> succinate?- 2H* + 2e- ——> H, (at standard conditions, pH 0) Crotonyl-CoA + 2H™ + 2e7 —> butyryl-CoA Oxaloacetate?~ + 2H* + 2e7 ——> malate?- Pyruvate™ + 2H* + 2e7 ——> lactate™ Acetaldehyde + 2H* + 2e~ —> ethanol FAD + 2H* + 2e7 —> FADH2 Glutathione + 2H™ + 2e” — 2 reduced glutathione 5 + 2H* + 2e7 —+H,S Lipoic acid + 2H* + 2e~ ——> dihydrolipoic acid NAD* + H* + 2e7 ——> NADH NADP* + H™ + 2e7 ——» NADPH Acetoacetate + 2H* + 2e7 -—> B-hydroxybutyrate a-Ketoglutarate + CO, + 2H* + ‏و2‎ —=> isocitrate 2H* + 2e7 ——> H, (at pH 7) Ferredoxin (Fe?+) + e~ —> ferredoxin (Fe2*) 

صفحه 25:
* متابوليسم *مسيرهاي آمفي بوليك 

صفحه 26:
۳۳ اوسفارء از جو في وهاه 5 a 1 ٠ ۱ شتر مانند وا شهاي اجباري ce ‏ترکیب حامل برائرز‎ 5 ‏واي انق 7 پرانرژي د‎ ‏بو نی و مصرف آن‎ ‏كنشها ب جواه‎ J 

صفحه 27:
جفت شدن فرایندهای انرژی زا و انرژی خواه Phosphoenolpyruvate Carbamoyl phosphate 1,3-Bisphosphoglycerate 1 -8 (to 3-phosphoglycerate) i Creatine phosphate | 43, -10.3 ATP ADP +P, {-305 } -73 ADP > AMP +P, -276 6.6 Pyrophosphate 276 -6.6 Glucose 1-phosphate -209 -5.0 Fructose 6-phosphate -159 -3.8 AMP. -142 34 Glucose 6-phosphate -138 33 Glycerol 3-phosphate 92 232 

صفحه 28:
ترکیبات فسفاته پرانرژی سلول ۳ انهیدریدها مانند 1و3-بیس فسفوگلیسرات ‎٠‏ انول فسفاتها مانند فسفوانول پیرووات ‏آرژینین فسفات 

صفحه 29:
ترکیبات غیرفسفاته پرانرژی سلول * استرهاي ‎Jovi‏ * پروتئین هاي حامل آسیل (۸۳) ‎٠‏ استرهاي اسيدهاي امه دخیل در بیوسنتز پروتئین ‏* 5 - آدنوزین‌متیونین(/5۸) ‏۰ 0 - گلوکز 

صفحه 30:
مولکولهای حامل مهم در بیوشیمی ۸1۳ ۰ ۱۲۸۲۱۳۲۲ - ۷ ۰ FMNH2 - FADH2° A (COA) ‏كوآنزيم‎ * )1۳1۳۴( ‏تتراهیدروفولات‎ * ‎٩ ۶‏ - آدنوزیرمتبونین(]8۸۷) 

صفحه 31:
* فسفریلاسیون در سطح سوبسترا ِ - در مسیر گلیکولیز - در چرخه کربس 

صفحه 32:
آنزیمپای اکسید وردو کتاز 

صفحه 33:
1 اکسیدازها 2. دهیدروژنازها 3. هیدرویروکسیدازها 

صفحه 34:
AH> 1/205 AH> (Red) A ‏مم‎ ۸ (Ox) 

صفحه 35:
* سیتوکروم اکسیداز * گزانتین اکسیدازها * آلدئید دهیدروژناز ‎٠»‏ گلوکز اکسیداز 

صفحه 36:
26 0 contr 2003 soecticforB SOCOM en wn ee FIGURE 12-2 oxidoreducton of ioaloxazine ring in lain nucleotides via a semiqunone caret (OW specticfor A 006 لت 01 FIGURE 12-3 Oxidation of a metabolite catalyzed by coupled dehydrogenases. (free radical intermediate (center). or ‏و‎ NADY + ‏سس‎ NADH HE 

صفحه 37:
‎٠‏ وابسته به نیاسین ‏- واكنشهاي وابسته به ۸۲+ (واكنشهاى اكسيداتيواً ‏- واكنشهاي وابسته به 1181(2+ وابسته به فلاوين ‎jl. jgy2un> -NADH - ‏- سوکسینات دهیدروژناز ‏- اسیل کوه - دهیدروژناز ‏- گلیسرول3-فسفات دهیدروژناز 

صفحه 38:
هيدر ويروكسيدازيها -3 Peroxidase H,O, + AH, ------- > 2H,O+A Catalase H,O, + H,0, ------> 2H,O + O, 

صفحه 39:
4- اكسيزنازها * دى اكسيؤنازها ۴ هموزنتیزات دي اکسیز ناز * تریپتوفان دي اکسیژناز 

صفحه 40:
AH + O, + ZH, ----- > AOH+H,0+Z 1- سيستمهاي منو اکسیژناز ویر 01 میکروزومي 2- سيستمهاي منو اکسیژناز ویر 01۷ ميتوكندريايي 

صفحه 41:
زنجیره انتقال الکترون 

صفحه 42:
Phosphorylating complexes INNER MEMBRANE OUTER MEMBRANE 

صفحه 43:
‎٠‏ اعمال ميتوكندرى: ‎OXPHOS -‏ - هموستناز ‎+Ca2‏ ‏- آپویتوز * ساختار میتوکندری: - غنی از کاردیولیپین - هر سلول حاوی صدها انعر - هر اعد حاوی چندین )2-10( کپی از 70131۸ 

صفحه 44:
1 توارث مادری 1011۸ 2( هتروپلاستی 3) تغيير نسبت 10117۸ موتان و نرمال در طی ‎pass‏ سلؤلق 

صفحه 45:
دفاع سلولى عليه 15005 * 501 (تبسيلسوبريلكسيدبه ,11,0) » كاتالاز * كلوتلتيون يراكسيداز * گلهتاتیون ردوکتاز 

صفحه 46:
1X 6 Loren pee er ey) * ویتامین 0۰ و 8-کاروتن * گلوتلتیون - درکبد. ممانعت از نکروز القایی توسط استامینوفن 

صفحه 47:
* کاهش فعالیت ‎ta, prio ETC‏ 7 تجمع پیروات, ‎FA. TAG‏ و اسیدوز لاکتیک - کاهش سننتز ۸۲۳ * ضعف عضلانی * عدم تحمل ورزش 

صفحه 48:


صفحه 49:
ختمان متوکندری (تبادل مواد) ‎mitochondrial INSIDE‏ ۵۶اه ‎‘membrane‏ ‎AcEthyimaleimide:‏ ‎oH”‏ ‏سب روطب ۷۲۱۵ ‎Pyruvate‏ ‏5 ‎HPO‏ و ‎Matate®‏ ‎Malate‏ ‎Citrate &‏ ‎+H‏ ‎Malate’‏ ‎k 5‏ جا “هاه اناو ماع كام ‎ADP‏ ‎ATP‏ ‎Atractyloside‏ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 50:
Succinate ‘Choline | Fp (FAD) Fes. \ + A> Of b+ Cyc, —» Cyc —> Oyt aa, —> 0, oF (FAD) Fo ‏انهو :ممع‎ protein (FAD) 07 Electron-transterring flavoprotein, Fp: Flavoprotein t G: Ubiquinone ‏هروه‎ 1 Gera Satcosine Dimethyiglycine اجزاء »11 Proline 3-Hycroxyacyl-CoA ‘-Hydrexybutyrate Glutamate Malate Pyne. Isocitrate \ | Lipoate Fp. NAD —> (EMIN) Ee, 1 Fes. cu Fes / (FAD) e-Ketoglutarate Glycerol s-phosphate 

صفحه 51:
170 2H* nee ae 0 NADH+H* NAD* Matrix Chemical ATP. Electrical potential synthesis potential ApH > driven by Ay e (inside proton-motiv (inside force negative) 

صفحه 52:
mt rossi oe 9 5 ‏ری‎ ‎+ ‏فم | مه‎ Mitochondrial fe ‏نمه‎ Res ental 5 5 ‏م م‎ Loe noe 1 er ch 0 os w a a 0 INSIDE Ht pH gradient (ApH) Electrical renal تس وم + 

صفحه 53:
ETC jl gh ol Malonate Compexit Succinate 1 ‏و‎ ‎TPA ‎BAL ‎9 ‏ا‎ ‎Complex! omptoxi ff ‏آجه و 5 امه اما‎ 60۵ ۴۵5, 0( 6 > otc i i ' ۱ ۱ ‏میم‎ ‏سس وب دز — ممما ملس كص‎ 2 ‎(me EN‏ کسید ‎ADP +P, ۸۳ ADP +P, ADP +P, ‎ ‎ 

صفحه 54:
* مهار کننده های زنجیره تنفسی ‎٠‏ مهار کننده های فسفریلاسیون اکسیداتیو ‎٠‏ جداکننده های فسفریلاسیون اکسیداتیو 

صفحه 55:
اتل گلیسرول ۳-فسفات ‘ouTER INNER MEMBRANE ‘MEMBRANE ۵ MITOCHONORION ‏اما‎ Glycerol 3-phosphate —————» Glycerol 3-phosphate FAD "GLYCEROL S PHOSPHATE GLYCEROL S PHOSPHATE DEHYDROGENASE DEHYDROGENASE (CYTOSOLIC) (MITOCHONDRIAL) NADH + H* Dinydroxyacetone + Dihydroxyacetone_ ۴۸0 phosphate phosphate Respiratory chain 

صفحه 56:
تل مالات-آسپارتات INNER ۳۵99 MEMBRANE MITOCHONDRION Naot Malate Malate Nap* MALATE DEHYDROGENASE MALATE DEHYDROGENASE NADH Oxaloacetate kG exe Oxeloacetate NADH +H +H ‘TRANSAMINASE ‘TRANSAMINASE Glutamate Glutamate He Figure 12-13. Malate shuttle for transfer of reducing equivalents from the cytosol into the mitochondrion. ‘© ketoglutarate transporter; @, glutamate/aspartate transporter (note the proton symport with glutamate).