PBL Fall 2: Citronsyracykel och Elektron


Fallbeskriving

Kvinna som i princip hela sitt liv haft kraftiga svettingar och problem att gå upp i vikt (lagra energi). Muskler dåligt utvecklade och tillförsel av 2,4-dinitrofenol och basalmetabolismen var hög! 

Studiemål

  • Citronsyracykel
    • Produktion av NADH och FADH2, var bildas de förutom citronsyracykeln?  
    • Vilka enzymer är reglerande, andra hämmande/stimulerande faktorer
    • Vilka intermediärer är reglerande 
    • Vilka steg kräver syre
  • Elektrontransportkedjan
    • Vilken funktion har komplexen?
    • Var oxideras NADH och FADH2?
    • ATP-syntes, varför blir energifrisläppet värme istället för ATP
    • Reglering
  • Proteinmetabolism
    • Hur utvinns energin
  • Övrigt
    • Vad används 2,4-dinitrofenol till? 
    • Vad styr bildandet av mitokondrier? Vad hämmar/stimulerar?
      • ex: ATP, syre, hormoner, gener (mutation), träning

 

Sammanfattning 

Citronsyracykeln

Bild beskriver mer än ord... Hämmande och drivande molekyler kan man minnas genom att förstå vad som behövs för att en process ska fungera. För att Glykolysen ska gå vidare måste där finnas ADP som omvandlas till ATP och där måste finnas NAD+ som blir NADH. Det är brist på dessa om där finns för mycket energi. ATP finns vid varje tillfälle i begränsad mängd.


https://en.wikipedia.org/wiki/Citric_acid_cycle

 

Hämmande eller drivande:

-

NADH

-

ATP

-

Acetyl-CoA

+

ADP

+

Pyrovat

 

 

Komplexen

  • Komplex I
    • Skickar ut en proton.
  • Ubiquinon (Koenzym Q) - Q
    • Finns löst i membranet och fångar upp elektron som kommer in genom komplex 1.
  • Komplex II
    • Ser till att citronsyracykel och elektrontransportkedjan håller jämna steg. Detta eftersom Succinat används som finns även i citronsyracykel.
    • Succinat Oxideras av Komplex II och elektronerna lämnas till Ubiquinon
  • Komplex III
    • Skickar ut fyra protoner.
  • Cytokrom C
    • Har en heme-grupp och kan därför både vara elektrongivare och mottagare.
    • Ligger utanför membranet och fångar upp elektron efter Komplex III och för den vidare till komplex 4.
  • Komplex IV
    • Skickar ut protoner.
    • Oxiderar Cytokrom C
  • Komplex V
    • De protoner som bildas används sedan för att skapa ATP. ATP Syntas.
https://en.wikipedia.org/wiki/Electron_transport_chain

 

 

  

Värme istället för energi

Vid elektrontransportkedjan så finns där proteiner (UCP - Uncoupling Proteins) som, istället för bilda energi i form av ATP, låter elektronerna passera över membran-gradienten och in genom mitokondriens innermembran igen. Detta medför att värme bildas istället för energi. Man kan se att dessa proteiner finns i större omfattning i brunfettceller t.ex. Detta är en naturlig process och finns i viss mån celler och regleras av våra proteiner.

 

Proteinmetabolismen

Proteiner bryts ner till aminosyror i matsmältningen och sedan tas de om hand av levern och beroende på ens energiintag så kommer det att förbrukas som energi eller som byggstenar i kroppen. Har man därför en energibrist i form av fett och kolhydrater blir det svårare för kroppen att nyttja protein som byggstenar till muskler. Då aminosyrorna ser olika ut så kan de användas till olika ändamål.

Proteinerna bryts ner i delar, dels kolskelettet och dels aminogruppen. Aminogruppen kommer att lämna kroppen som urea och urin.

Aminosyrorna som kommer från proteiner kan delas in i essentiella och icke essentiella. De essentiella är sådana som kroppen inte själv kan producera utan är beroende av att få i sig via kosten. De icke essentiella kan skapas genom att använda andra aminosyror. Därför kan en brist av en aminosyra inte alltid täckas upp eftersom man kanske saknar beståndsdelarna för att producera den själv.

 

 

Shuttlar

Det finns flera shuttlar och dessa används för att frakta intermediära molekyler över membran som annars inte skulle kunna förflytta sig där.

 

 

Malat-Aspartat shuttle

Denna shuttle är till för att frakta in elektroner från glykolysen till elektrontransportkedjan i mitokondrien.  Alltså att omvandla NAD till NADH+ innanför membranet på mitokondiren.

Glycerol-fosfat shuttle

Denna shuttle medför att NADH som syntetiseras i cytosolen kan ta sig in i mitokondrien och på så sätt bidra till skapandet av ATP. Har liknande funktion som Malat-Aspartat Shuttle. Intermediären dihydroxyacetaon-fosfat kommer från glykolysen och läggs sedan på energi med NADH, för att föras in i mitokondiren där den kan omvandla FAD till FADH2 som kan bli ATP.

 

Övrigt

 

2,4 - dinitrofenol

Detta läkemedel fungerar ungefär som UCP och medför att man gör öppningar för elektronerna att ta sig in till mitokondrien igen utan att passar komplexet som bildar ATP. Detta medför att mindre energi bildas och mer värme produceras.

Detta har fungerat som bantningsmedel förr i tiden och ökade metabolismen kraftigt. Problemet var att kroppen inte har naturligt sätt att hantera denna molekyl, till skillnad från UCP, och därför blev bieffekterna ibland stora. Dödsfall m.m har rapporterats.

I och med Internet har man nu kunnat köpa dessa läkemedel igen, som sedan länge har varit otillåtna att skriva ut.

 

Bildandet av mitokondrier

För att öka bildandet av mitokondrier så måste kroppen se nyttan med detta, precis som mycket annat. Kroppen kommer anpassa sig efter de behov som finns.

Man pratar därför om att träna på ett sätt som gör att pyrovat ständigt når citronsyracykeln och elektrontransportkedjan, som båda finns i mitokondrien. Detta gör man genom att träna på en nivå där kroppen inte utsätts för syrebrist, eftersom syrebrist medför att glukos bryts ner till laktat istället för pyrovat. Bryts det ner till laktat kommer det transporteras till levern och inte bli tillgängligt för cellen, mjölksyra. Därför ska man träna lugnare och längre tid (gärna över 60 min).

Ett annat förslag är att man ska träna låg på kolhydrater, alltså direkt på morgonen. Då tvingar man kroppen att börjar nyttja fettförbränning och beta-oxidationen mer, vilket de också finns i mitokondrierna främst. Tävla gör man sedan med fyllda lager, tränar gör man på tomma.