Enzymer

Katabolismen gir energi.

  • 1 etanol
    ~14 ATP
  • 1 glukose
    ~30 ATP

    GLU(C6H12O6) + 6O2 6CO2 + 6H2O
    dG = -2880 kJ/mol
    ADP + P(a) → ATP
    dG = 30 kJ / mol
    Teoretisk ville vi kunne fått ~100 ATP-molekyler fra ett glukose, dvs. at kroppen er ~30% effektiv. 

Ingen gjetning, vi vet så og si nøyaktig.

dG = dH – T*dS
dG change in available energy (free)
dH change in enthalpy of heat
T absolute temperature
dS change in entropy

G0: G under standard betingelser
G0′: G under standard fysiologiske / biokjemiske betingelser (e.g. pH 7)

dG0 = -RT*ln(Keq)
Keq likevektskonstant

Keq = [B]eq / [A]eq
[X]eq: likevektskonsentrasjon av X

Når konsentrasjonene ikke er ved likevekt:
dG = dG
0 + RTln([B]/[A])

ADP + P → ATP (atpsyntase)
Ved likevekt: 10 000 ADP og 1 ATP fordi ADP er mer stabilt (termodynamisk gunstig) enn ATP. Vi kan påvirke likevekten ved å hele tiden fjerne ATP fra systemet. 

Enzymer funker ikke ved å endre på en reaksjons iboende termodynamiske egenskaper (f.eks. G), men ved å bl.a. senke aktiveringsenergi eller øke sannsynlighet for fordelsaktige kollisjoner. Termodynamikk i seg selv kan ikke forutse reaksjonens hastighet, men den kan måles (eksperimentelt).

V: d[B] / dt = -d[A] / dt
V = k1 * [A]n – k-1*[B]n
k reaksjonskonstant

Hastigheten avhenger av mellomstadiumsbarrieren. Mellomstadiet har høyere energi enn både produkter og reaktanter (toppen av aktivasjonsenergikurven).

Fosforylering av glukose (glukose til glukose-6-fosfat) er den første reaksjonen i glykolysen og ikke-spontan. Energien for å overkomme aktiveringsenergien kommer fra ATP (koblede reaksjoner).

Ved koblede reaksjoner kan dG-verdiene adderes.

|G + P: ikke-spontan
|ATP: spontan
||G + ATP: spontan (men fortsatt behov for litt aktiveringsenergi og kan videre katalyseres av enzymer)

Hvorfor har vi enzymer som metaboliserer etanol?
Vi produserer tusenvis av molekyler i kroppen vår. Enzymene er en del av andre metabolske stier. Fermentering av mat i tarmen.


Foreleser: Sandip Kanse

Ressurser
Presentasjon

 

Membrantransport

endoexo.png

  • Eksocytose
    Intracellulære vesikler smelter sammen med cellemembranen og frigjør innholdet sitt til ekstracellulært rom
    Eksocytose tilfører lipider og proteiner og gjør at cellemembranens areal øker.
  • Endocytose
    Opptak av innhold fra ekstracellulært rom ved innvaginering av cellemembranen
    Endocytose gjør at cellemembranens areal minker.

Kiss and run
Kiss and Run.gif

kiss-and-run1.png

Cellemembranens hvilespenning er på ~-70mv. Vi finner Na+ hovedsakelig utenfor og K+ innenfor. Det er flere K+ lekkekanaler enn for Na+. Når K+ lekker ut blir det mer negativt inni cellen enn utenfor (likevektspotensialet for K+ er ~-90mv). Hvilespenningen er ~-70mv på grunn av Na+ som lekker inn. Na+/K+-pumpen opprettholder hvilepotensialet.

  • Intracellulært
    K+ og andre organiske anioner
  • Ekstracellulært
    Na+, Cl-, Ca2+

Elektrokjemisk potensiale for et ion kan regnes ut ved:
μ = RTln(co/ci) + zFEm
μ= potensial
R = universell gasskonstant
T= absolut ttemperatur
C = konsentrasjon på innside (i) og utside (o)
z = ionets ladning
F = Faradays konstant
Em = elektrisk potensialforskjell over membran

Ved elektrokjemisk likevekt skjer det ingen netto forflytning av ionet

Nernst likning gir likevektspotensialet til ionet (Em)
nernst.png

  • Ionet vil diffundere mot en elektrokjemisk likevekt (gjennom ionekanaler)
  • Ioner med størst permiabilitet får størst effekt på membranpotensialet
    K+ som regel viktigst i kroppen (lekkasjestrøm)

Dersom likevekten var fordelt presist slik Gibbs-Donnan-modellen forutser ville vi fått et osmotisk trykk inn i cellen (pg.a. flere molekyler på innsiden). Dette får vi ikke fordi:

  • Cellen tåler ikke for stor innstrømning av vann.
  • Negativt ladde proteiner intracellulært balanseres av ekstracellulært Na+.
  • Lekkasje av Na+ over membranen pumpes ut igjen av Na+/K+-atpase (som er viktig for reguleringen av cellevolum).

Hvordan kan celler motvirke akutte volumforandringer?

  • Eksocytose
    Spleise direkte med cellemembranen (totalspleising, ikke kyss og bail)
    Om Na+/K+-ATPase hemmes, f.eks. av ouabain, vil cellene svelle
  • Akkumulering av nøytrale aminosyrer inni cellen
    Produseres ved cellemetabolisme og påvirker ikke enzymfunksjon slik økte Ca2+/Na+-nivåer gjør
  • Regulering av vannkanaler (akvaporiner)

Foreleser: Linda Hildegard Bergersen

Ressurser
Presentasjon