★ミトコンドリアの異常＝ATP産生の異常。
◎ミトコンドリア脳筋症は、時々出会います。なぜ脳と筋肉が影響されるのか、気になりました。すると、酸化的リン酸化に関わる、なかなか複雑な話でした。
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リッピンコットにお世話になりました。
■ミトコンドリアでのエネルギー産生機序
●糖，アミノ酸，脂肪酸の代謝において
⇒NAD+→NADH
FAD→FADH2
ADP→ATP
⇒NADHとFADH2はミトコンドリアでATP産生に用いられます
...これが酸化的リン酸化
●酸化的リン酸化
・電子伝達鎖において，電子を受け渡していく
...電子を受け渡す＝酸化
🔽電子は，以下のように伝達されます
H-としてNAD+へ
H×2としてFMN，CoQ，FADへ
e-としてシトクロムへ
⇒還元→次を酸化…をくりかえすのです。
詳しくは，
①NADH＋H+→NAD+（酸化）によりFMN→FMNH2（還元）
②FMNH2→FMN（酸化）によりCoQ→CoQH2（還元）
③CoQH2→CoQによりFe3+→Fe2+（シトクロムbc1において）
④Fe2+→Fe3+によりFe3+→Fe2+（シトクロムcにおいて）
⑤Fe2+→Fe3+によりFe3+→Fe2+（シトクロムa+a3において）
⑥Fe2+→Fe3+によりO2→2H2O
⇒これら全ての反応でエネルギーが生じます！
…還元電位が違うから：その還元剤がどれほど強力か
（ex. 還元剤の還元力の強さ：NAD+>FMN>シトクロムc Fe3+>O2）
⇒強い還元剤は電子を喪失したい
⇒喪失するとエネルギー生じるのです
⇒できたエネルギーでプロトンポンプが作動
⇒ミトコンドリアマトリックス（内側）から膜間腔（真ん中）へH+が移動
⇒電気的勾配，pH勾配できます
⇒複合体ⅤのF0ドメイン（膜間腔側）よりH+が流入
⇒F1ドメイン（マトリックスへ突き出ている）へ
⇒F1ドメインのコンホメーション変化
⇒酵素活性化
⇒ADP＋P→ATP
■ミトコンドリア脳筋症
・酸化的リン酸化に120個のポリペプチドが必要ですが、
⇒13個がミトコンドリアDNA（mtDNA）によりコードされています。
⇒これらはミトコンドリア内で合成されます
・病態＝mtDNAの変異により，酸化的リン酸化に不備があるということ
⇒ATP産生↓
⇒ATP要求度が高い組織が大きく影響うけるのです
ex. 中枢神経，骨格筋，心筋，腎臓，肝臓など
参照 リッピンコット生化学