De mitochondriŽn in de cel    maken de energie

 

Electronentransport in de ademhalingsketen
 
 

 

        Citroenzuur cyclus            

 

Biologisch Medisch Centrum Epe Paul van Meerendonk
Energie:  MitochondriŽn  &  ATP
Deze site is opgericht door een zeer tevreden cliŽnt van het Biologisch Medisch Centrum van Paul van Meerendonk

Biologisch Medisch Centrum
Behandeling CVS/ME
ATP energie
Dr Teitelbaum
Dr Meirleir
Dr Cheney
Arts Paul van Meerendonk

ADP-ATP efficiency
Cvs en fibromyalgie
CVS ME aantoonbaar
CVS legitiem
Research direction
CT

Virus en DNA
Dr Mikovits

Dr Kerr
esme
Glutathion
Vitamine B12
Vitamine D
Zware metalen
Cadmium
FIR
Meetresultaten 1
Meetresultaten 2
Aging

 

 

Aanmaak energie in de mitochondriŽn 
 
Onze energie wordt gemaakt in bijna elke cel van ons lichaam
in kleine energiecentrales die mitochondria heten.
In de mitochondriŽn worden suikers, vetten en eiwitten met zuurstof verbrand
en komt energie vrij.

Suiker        Pyruvate dehydrogenase
 
Suiker (Glucose) wordt eerst omgezet in pyruvaat, Daarna wordt
 het door het buiten en binnen
mitochondriale membraan de matrix in getransporteerd en omgezet naar
Acetyl-CoA.


De Citroenzuur-cyclus

De citroenzuur-cyclus is een opeenvolging van enzym-reacties waarbij het Acetyl-CoA
wordt omgezet in de volgende stoffen:
∑ NADH
∑ FADH2
∑ CO2
In dit stofwisselingsproces wordt het grootste deel van de energie dat
opgeslagen zat in suiker en vet, omgezet in de de stoffen NADH en FADH2, waarbij het
kooldioxide CO2 vrijkomt als afvalstof.
Het kooldioxide ademen wij uit     (eigenlijk is dit dť reden dat wij uitademen!)

Er wordt ook al een klein deel van het ATP gemaakt van GDP en fosfaat(P).



D-Ribose:
Glucose wordt omgezet in D-Ribose en is een onderdeel van
Pyruvate, Acethyl CoA, NAD, NADP, FAD en uiteindelijk ook van ATP.
Ribose is de kern, de basis van ATP.

De Ademhalingsketen

De ademhalingsketen bestaat uit een aantal enzymen vlak achter elkaar die heel goed
samenwerken om de energie die nu in het NADH en FADH2 zit verder vrij te maken.

De energie komt nu vrij als ďwaterstof-protonen H+Ē ( als + weergegeven in de animaties)

De ademhalingsketen bestaat uit 5 verschillende enzym-complexen
Het NADH wordt bij complex 1 omgezet tot NAD+,
Het FADH2 wordt bij complex 2 omgezet in FADH.
Hierna vindt een ingewikkelde serie van reacties plaats, waarbij
electronen door de verschillende complexen stromen, waarna uiteindelijk zuurstof (O2)
wordt omgezet in water (H2O).
Hierbij wordt dus zuurstof gebruikt:    dit is de enige reden dat wij moeten inademen!
CoŽnzym Q10 is verantwoordelijk voor een belangrijk deel van de elektronen transport.
(Q in animatie)
Het Cytochroom-C-oxidase enzym is verantwoordelijk voor electronentransport in een
later deel van de ademhalingsketen (cyt C in animatie)


Opslag van energie   waterstofprotonen H+
in de mitochondriale tussen membraan ruimte


Bij het stromen van de electronen door de verschillende complexen (1 t/m 4) worden
ďwaterstof-protonenĒ ( als + weergegeven in de animaties)
vanuit de binnenkant van de mitochondria naar de
'tussen membraan ruimtie" (Energie h+ opslag) gepompt.


Video H+ prod
Video H+ prod




Het maken van ATP

 
De waterstof protonen H+ ( als + weergegeven in de animaties) kunnen dan weer via
het complex 5 vanuit de ďtussen membraan ruimteĒ (Energie h+ opslag) terugstromen
naar de mitochondriale matrix.

ADP met fosfaat (Pi) en deze waterstofprotonen vormt ATP.

Dit terugstromen is de drijvende kracht om ATP te kunnen maken!

De gemiddelde levenscyclus van ATP is 10 seconden bij gezonde mensen.
Het hart bestaat kwa gewicht voor meer dan 50 % uit Mitochondria

Video ATP prod






 


 

Overproductie Waterstofsulfide H2S

Door intestinale overgroei van  waterstofsulfide (H2S) producerende  bacteriŽn wordt er
teveel H2S geproduceerd.
H2S bindt zich aan het mitochondriale enzym 'cytochroom-C-oxidase', dat deel uitmaakt
van de electronentransportketting en tempert met deze binding de ATP-productie.

(cyt C in animatie ademhalingsketen) Zie ook CVS ME aantoonbaar

Vitamine B12


Vitamine B12 in de vorm Adenosylcobalamin (AdoB12) is vereist in de enyzme methylmalonyl mutase Co-enzym A (MUT).  MUT is betrokken bij de stofwisseling van koolhydraten, het omzetten van methylmalonyl-CoA (MMI-CoA), de co-enzym A koppeling van methylmalonic zuur (MMA), in Barnsteenzuur-CoA (Su-CoA).  Het maakt deel uit van de citroenzuurcyclus.
De vitamine B12 injecties (10 mg.) dienen tweemaal per week toegediend te worden in de vorm van methylcobalamine of hydroxycobalamine (de meeste B12-spuiten bevatten slechts 1 mg.). B12 is in staat stikstofoxide te neutraliseren, wat leidt tot minder brainfog (hersenmist) en een betere doorbloeding naar de extremiteiten. De binding van B12 met ONOO- (is geoxideerd NO en is een sterke vrij radikaal) is een belangrijke troef in de behandeling van een groot deel van de ME-patiŽnten.
De meeste huisartsen kennen vitamine B12 alleen als indicatie voor vitamine B12-deficiŽntie; hier wordt het gebruikt als middel om een zeer sterk vrij radikaal te neutraliseren.


Waarom ATP gebruiken en geen glucose voor energie in de cel?

Het afbreken van glucose geeft teveel energie voor cel reacties en produceert teveel warmte.
Bij het maken van ATP uit glucose komt 38% van de energie in de ATP en 72% raakt verloren
als warmte. Samen met het gebruik van ATP is dit waarom je het warm krijgt als je veel beweegt.
De hoeveelheid ATP wat op voorraad is is slechts genoeg om 25 meter te lopen. Het moet steeds aangemaakt worden.

Melk zuur  bij zuurstoftekort


Als er tekort zuurstof aanwezig is in de ademhalingsketen dan kan glucose maar voor een klein deel omgezet worden in ATP,
het pyruvaat wordt niet meer de mitochondria in getransporteerd, maar wordt omgezet in laktaat. Dit
laktaat is zuur (melk zuur), waardoor het bloed en de weefsels kunnen verzuren waardoor dan
vele functies van de organen verstoord kunnen raken
 

ADP + Pi + Energie > ATP
+ = waterstofprotonen(h+)
ATP is Adenosine Tri Phosphate

 


Vetten en carnitine

De meeste mensen hebben voldoende vet op voorraad. Het probleem kan er in zitten dat het transport van het vet naar de mitochondria niet goed verloopt. De stof carnitine transporteert het vet door de wand van de mitochondria. Bij een tekort aan carnitine kan er vermoeidheid optreden.

Pyruvate dehydrogenase
 
Suiker (Glucose) wordt eerst omgezet in een pyruvaat, . Daarna wordt
 het door binnenste
mitrachondriale membraan de matrix in getransporteerd en vormt met zuurstof en coenzym A
CO2    acetyl-CoA en NADH
  (CoA staat voor co-enzym A). Deze omzetting wordt
gedaan door een enzym: het Pyruvaat-Dehydrogenase-Complex (PDHc).


Vetzuur-oxidatie

Van vet worden vetzuren gemaakt, deze moeten om verbrand te kunnen worden ook eerst het
mitochondrion in getransporteerd worden. In het mitochondrion worden vetzuren door het
stofwisselingsproces van vetzuur-oxidatie (ook wel bŤta-oxidatie genoemd) omgezet in
Acetyl-CoA   Propionyl-CoA en Succinyl-CoA. vetzuren zijn een grotere bron van energie
dan glucose

Stofwisselings-processen

In deze mitochondria vinden heel veel stofwisselings-processen plaats, waarbij vele
honderden stappen van de stofwisseling uitgevoerd worden.


Enzymen DNA en stofwisselingsziektes 

Enzymen zijn heel belangrijke stoffen bij de stofwisseling. Een enzym is een bepaalde
stof die in staat is een stofwisselingsreactie te veroorzaken. De informatie die nodig is om een
enzym te kunnen maken ligt opgeslagen in het erfelijk materiaal, op het DNA. Een ďgenĒ op
dat DNA is de code die nodig is om een dergelijke stof te kunnen maken. Op het menselijk
DNA, dus op de menselijke chromosomen, ligt de code voor ongeveer 30.000 van deze
genen. De meeste erfelijke stofwisselingsziektes (dus ook mitochondriale ziektes) worden
veroorzaakt door het niet werken van ťťn van deze enzymen. Om een idee te hebben hoe
belangrijk de mitochondria zijn: 10% van ons DNA is alleen voor de mitochondria!

 

Behandeling mitochondriale dysfunctie

Verbetering van de energieproductie in de mitochondriŽn kan worden bewerkstelligd met o.a.de volgende middelen:

-Acetylcarnitine ( of eventueel carnitine ): bevordert het transport en de verbranding van vetzuren in de mitochondriŽn. Veel ME-patiŽnten hebben een carnitine tekort, dat d.m.v. bloedonderzoek kan worden aangetoond.

-CoŽnzym Q10: belangrijk bij de vorming van ATP.

-NADH: idem. Naast het effect op de energieproductie kan NADH ook de stemming verbeteren en een grotere helderheid in het hoofd bewerkstelligen.

-Adenosinemonofosfaat (AMP): voorloper van ATP , het universele energiemolecuul. Bovendien heeft AMP een anti- herpesvirus-effect.

-Cocarboxylase (thiaminepyrofosfaat): belangrijk onderdeel van een enzym, dat voorkůmt dat brandstoffen anaŽroob (zonder zuurstof) worden verbrand. Aerobe verbranding levert 18 maal zoveel energie op, dan anaŽrobe verbranding. Cocarboxylase kan spierverzuring en spierverzwakking tegengaan en een gunstig effect uitoefenen bij fibromyalgie.

Andere stoffen, die de energieproductie in de mitochondriŽn verbeteren, zijn magnesiummalaat, magnesiumaspartaat, zwavel (MSM), ijzer, koper, vitamine B-complex en creatine
.
 

Transport
video cell
muscle contration
muscle contration 

Bewegen/trainen 1 uur 2 maal per week en effect op de mitochondrien:

In hun onderzoek vergeleken de onderzoekers Simon Melov en Mark Tarnopolsky de spierkracht van een groep 65-plussers (gemiddeld 70 jaar) met die van een groep volwassenen van 20 tot 35 jaar (gemiddeld 26 jaar). Bij de eerste meting lag de spierkracht van de ouderen 59% lager dan die van de jongere deelnemers. Na zes maanden hadden de senioren een flinke inhaalslag gemaakt: hun spierkracht was met bijna 50% toegenomen! Daardoor bedroeg het verschil met de jongeren nog maar 38%.

Trainingsprogramma
Hoe ze dat deden? Simpelweg door twee keer per week een uur lang spieroefeningen te doen op klassieke fitnesstoestellen. Met heel eenvoudige bewegingen werden zo de verschillende spiergroepen van het lichaam gestimuleerd. Het ging om de basisoefeningen die beginners van alle leeftijden in iedere willekeurige sportschool voorgeschoteld krijgen, namelijk: drie series van tien oefeningen voor benen, armen, schouders, buik, rug en borst. Daarnaast stonden er nog tien armoefeningen en een serie strekoefeningen op het programma. Om spierblessures te voorkomen, werden er voor en na elke training rekoefeningen gedaan.

Zelfs op hoge leeftijd resultaat
De resultaten bevestigen dat ook ouderen daadwerkelijk hun spieren kunnen versterken en dus optimaal kunnen profiteren van de oefeningen. Opvallend genoeg neemt de lichamelijke reactie op training niet af met het ouder worden. In 1990 bleek al uit Australisch onderzoek onder 90-jarigen (de oudste was 96 jaar!) dat het lichaam zelfs op heel hoge leeftijd nog profijt heeft van krachtoefeningen. Na slechts acht weken gingen de spierkracht, het spiervolume en de functionele mobiliteit van de mensen er sterk op vooruit. Deze training had bovendien een gunstig effect op de gezondheid in het algemeen. Het kwam onomstotelijk vast te staan dat deelnemers aan dergelijke trainingsprogramma's minder vaak ziek werden dan anderen.

Genetische verjonging door mitochondriŽn
Hebben Melov en Tarnopolsky dus iets bewezen, wat we eigenlijk al wisten? Nee. Wat hun onderzoek zo bijzonder maakt, is dat er voor het eerst is gekeken naar de invloed van lichaamsbeweging op de genen. Vooral de mitochondriŽn, de piepkleine 'energiecentrales' in het hart van onze cellen, zijn onder de loep genomen. Uit eerdere onderzoeken was al het vermoeden gerezen dat een storing in die mitochondriŽn de spierafbraak bij ouderen veroorzaakt. Dat vermoeden is nu sterker geworden. Nog belangrijker: de onderzoekers ontdekten dat die storing opgeheven kan worden door de spieren te stimuleren. Ze namen voor en na de trainingsperiode een staaltje van de spiercellen van de proefpersonen. Na bestudering van de activiteiten van zo'n 600 genen kwamen ze tot de conclusie dat de aan mitochondriŽn gekoppelde genen van ouderen weer even actief kunnen worden als diezelfde genen van jongere mensen. Een beetje alsof het vuurtje in de energiecentrales van de spieren, dat door de leeftijd half gedoofd was, weer opgestookt wordt door te trainen

Joggen en krachttraining
De resultaten hebben zelfs de onderzoekers verrast. Ze dachten dat de genenprofielen bij ouderen vrij stabiel zouden blijven. Dat hun genenactiviteit zo spectaculair opleefde, versterkt het idee dat lichaamsbeweging niet alleen goed is voor de gezondheid, maar ook helpt om verouderingsprocessen om te keren. Tot voor kort dacht men dat ouderen vooral baat hadden bij 'aerobische' training, zoals joggen, fietsen en andere niet te intensieve duursporten. Want die verbeteren de conditie van hart en longen. Maar het onderzoek van Melov en Tarnopolsky bewijst duidelijk dat ook een niet-aerobische spierversterkende training veel positieve effecten heeft. Sporten is dus wel degelijk het beste middel tegen veroudering.


 

Moeheid en de rol van mitochondriŽn:

Oxidatieve stress belangrijkste factor bij verminderde mitochondrien werking.

Tijdens de verbranding van voedingsstoffen voor de energievoorziening door zuurstof gebeurt er ook iets met zuurstof zelf. Ook zuurstof is bij de elektronenoverdracht betrokken en ontvangt ťťn of meer elektronen. Er ontstaan daarbij voortdurend toxische stoffen in kleine hoeveelheden, die men samenvat met de benaming R.O.S. (reactive oxygen species). Dit zijn krachtige oxidatiemiddelen, oftewel uiterst actieve vrije radicalen. Als ze niet worden weggevangen, beschadigen ze diverse celstructuren, eiwitten en DNA, wat uiteindelijk tot een vernietiging van de cellen leidt. Als bescherming tegen deze vrije radicalen bevatten alle cellen antioxidanten. Dit zijn stoffen, die normaal gemakkelijk met oxiderende stoffen reageren en daardoor andere stoffen tegen oxidatie beschermen. Belangrijke antioxidanten in het lichaam zijn vitamine A , C en E, coenzym Q10, creatine, alpha-liponzuur en glutathion (24). Onder gezonde omstandigheden bestaat er een balans tussen oxiderende stoffen als zuurstof en antioxidanten. Maar bij een enorme flinke lichamelijke inspanning met veel spieractiviteit raakt men ook enorm moe en soms uitgeput met grote biologische consequenties, o.a. melkzuur(lactaat)vorming en een verhoogde productie van vrije radicalen. De verloren geraakte energie in de energielichaampjes van de spieren wordt elders vandaan gehaald, o.a. uit de hersenen. De balans slaat door naar een overheersing van de oxiderende stoffen. Evenals u het begrip wel kent van lichamelijke of psychische stress, spreken we in dit geval van Ďoxidatieve stress'. Oxidatieve stress speelt bijvoorbeeld ook een belangrijke rol bij het Chronisch Vermoeidheidsyndroom, waarbij tevens neurologische symptomen om de hoek komen kijken.

 

Steeds meer onderzoeksgegevens wijzen er op, dat deze oxidatieve schade, ongeacht welk mechanisme daar aanleiding toe heeft gegeven, op zijn beurt via ontstane defecten in de energielichaampjes ontstaat. Bepaalde giftige stoffen hechten zich in  de energielichaampjes aan een bepaald complex (I, II, III, IV en/of V), m.n. in complex I, en leiden tot stroomstoringen bij de elektronenoverdracht. Daardoor gaat er bij de energiewinning energie verloren, terwijl de ontstane R.O.S. niet in voldoende mate kunnen worden weggevangen. Deze stoornissen kunnen erfelijk bepaald zijn en vooral in families voorkomen. Ook kunnen er van buiten af via de voeding of het milieu stoornissen in de energielichaampjes ontstaan door ongewenste stoffen. Oxidatieve stress in de ontregelde energielichaampjes blijkt de grootste risicofactor bij veroudering en hersenaftakeling te zijn, omdat ongelukkigerwijs de belangrijkste antioxidanten in het lichaam, coenzym Q 10 en glutathion, die de R.O.S. wegvangen, bij het ouder worden sterk afnemen.

 .

 

Antioxidanten
Bepaalde natuurlijke antioxidanten kunnen op een verschillende wijze de verstoorde energiestofwisseling in de energielichaampjes en daarmee lichamelijke moeheid doen verminderen. Ze verhogen de productie van energie in onze energielichaampjes met name stoffen als coenzym Q10 , acetyl-L-carnitine, creatine,  alfa-liponzuur, nicotinamide en glutathion. Ook andere vitaminen en mineralen zijn belangrijk bij de energiewinning in de energielichaampjes.

 

Coenzym Q 10
 

Er bestaan twee vormen voor coenzym Q 10. Ubiquinon is de geoxideerde en ubiquinol de gereduceerde vorm met een elektron meer en daarmee de biologisch actieve vorm. Van ubiquinon, heeft u voor een zelfde effect meer nodig dan van ubiquinol, omdat ubiquinon nog geen elektron ontvangen heeft in de energielichaampjes. Dat kost energie. Vandaar, dat een inname van ubiquinol de voorkeur heeft.

Behalve coenzym Q10 kunnen ook andere stoffen, die bij het doorgeven van elektronen in de elektronenetransportketen betrokken zijn, zoals NADH (vitamine B3) in eiwitcomplex I en FAD (flavinen, bijv. riboflavine (vitamine B2) in complex II neuroprotectief werken.



Accel CoQ10  is ubiquinol  - niet Ubiquinon.

CoQ10 is first of all an amazing antioxidant that appears to specialize in cleaning the arteries and keeping them healthy. It also provides the heart muscles with the energy-sourcing fatty acids that promote the healthy pumping of blood; plus it appears to assist in reducing insulin resistance, which is one of the primary triggers for a life-threatening inflammatory condition that you often find at the root of most heart problems.
CoQ10 assists in balancing the cholesterol levels in your body.       
The Primal Force Accel CoQ10 also promotes optimal DNA and cell function, which becomes critical with every passing year of our lives. Experiments carried out by the eminent researcher and pioneer in anti-aging studies Dr Mae (Japan) has amply pointed to the vital role this compound has on reversing age-related effects on the body.           

The question that we have to ask then is "Why is Primal Force Accel CoQ10 so good? All said and done why should you choose only the Primal Force Accel CoQ10?"

The answer is simple. This is because ordinarily the capacity of the body to absorb CoQ10 is very low. This means that you would need to consume a very high dosage at least about 200 mg if not more to enjoy the best benefits. This would make CoQ10 prohibitively expensive.

Primal Force Accel CoQ10 is engineered to enhance maximum absorption by the body through the use of a substance and form called Ubiquinol.




                                                                                                

(Acetyl)-L-carnithine, een vitamineachtige stof  (voorheen bekend als vitamine B1), die in de energielichaampjes voorkomt,  kan soms goed helpen tegen zowel lichamelijke als mentale vormen van moeheid, vooral na lichamelijke uitputting. Dit middel kan dan de productie en opstapeling van melkzuur in de spieren uitstellen en daarmee ook de ontstane moeheid. Dit geldt m.n. ook bij uithoudingssporten. De stof heeft veel functies in het lichaam. In de energielichaampjes is het onmisbaar bij de omzetting van vet in energie en bij de verwijdering van de ontstane afbraakproducten uit de vetzuurstofwisseling. Het middel kan drastische effecten hebben op de energieproductie en verhoogt onze afweer door stimulering van ons immuunsysteem. Tevens is het een krachtig antioxidant.

Alpha-liponzuur is een z.g. "universeel" antioxidant. Deze stof heeft het voordeel, dat het niet alleen in water, maar ook in vet oplosbaar is en daardoor op meerdere plaatsen in een cel en energielichaampjes antioxidatief kan werken, zowel in plasma als membranen.Opmerkelijk is het vermogen van deze stof om de bloed - hersenbarriŤre te passeren. Dit betekent, dat de stof gemakkelijk in staat is om de energielichaampjes in onze hersencellen te bereiken. De stof speelt een essentiŽle rol bij de energieproductie in de energielichaampjes en kan moeheid verminderen. Voorts is alpha-liponzuur betrokken bij de bescherming tegen aftakeling van hersencellen, die geheugenfuncties sturen, vooral in combinatie met andere mitochondriale stoffen als coenzym Q10 en L-carnithine. Ook remt alpha-liponzuur het ontstaan van een glutathiontekort en beschermt daarmee de activiteit van het mitochondriale complex 1. Alpha-liponzuur kan de activiteit van sleutelenzymen als catalase en superoxide dismutase.

Glutathion (GSH) deze antioxiderende stof is bij veel vitale functies betrokken.  
Alpha-liponzuur kan het ontstaan van een glutathion tekort in hersencellen afremmen.  Onlangs bleken synthetische potente antioxidanten, de z.g. bisaryliminen toegediend in zeer lage concentraties - in de orde van nanomolair - ook een beschermende werking uit te oefenen op het mitochondriale eiwitcomplex I  in de hersencellen door toxische stoffen als een overmaat aan glutamaat , een overmaat aan metalen, m.n. ijzer of een glutathiontekort en daarmee op het overleven van deze dopaminerge cellen. Vooral het membraan van de energielichaampjes wordt door deze organische moleculen beschermd tegen een oxidatie van de vrije radicalen.

Er is een verband aangetoond met het glutathiongehalte in skeletspieren en moeheid  Glutathionbehandeling bleek potent om oxidatieve stress tegen te gaan door toxiciteit als gevolg van dopamine zelf en afgeleide dopamine quinonen via een proteosomale remming.

 

 


Suppose that the demand for ATP is higher than the rate at which it can be recycled. This happens to athletes during the 100 meters sprint. The muscle cells go into anaerobic metabolism where each glucose molecule is converted into 2 molecules of lactic acid. This process is very inefficient (5.2% energy production compared to the 100% of complete oxidation) and can last for only a few minutes. The increased acidity leads to muscle pain. Also, when the concentration of ADP in the cytosol increases and the ADP cannot be recycled quickly enough to ATP, another chemical reaction takes place. This becomes important if there is any mitochondrial dysfunction. Two molecules of ADP interact to produce one of ATP and one of AMP (adenosine monophosphate). The AMP cannot be recycled and thus half of the potential ATP is lost. This takes some days to replenish and may account for the post-exertional malaise symptom experienced by patients

21.12 ATP Exits the Mitochondria via an ATP-ADP Translocase  ook wel       adenine nucleotide carrier

Figure 21.32  Outward transport of ATP (via the ATP/ADP translocase) is favored by the membrane electrochemical potential.

ATP, the cellular energy currency, must exit the mitochondria to carry energy throughout the cell, and ADP must be brought into the mitochondria for reprocessing. Neither of these processes occurs spontaneously because the highly charged ATP and ADP molecules do not readily cross biological membranes. Instead, these processes are mediated by a single transport system, the ATP-ADP translocase. This protein tightly couples the exit of ATP with the entry of ADP so that the mitochondrial nucleotide levels remain approximately constant. For each ATP transported out, one ADP is transported into the matrix. The translocase, which accounts for approximately 14% of the total mitochondrial membrane protein, is a homodimer of 30-kD subunits. Transport occurs via a single nucleotide-binding site, which alternately faces the matrix and the cytosol (Figure 21.32). It binds ATP on the matrix side, reorients to face the cytosol, and exchanges ATP for ADP, with subsequent movement back to the matrix face of the inner membrane.

Outward Movement of ATP Is Favored over Outward ADP Movement

The charge on ATP at pH 7.2 or so is about -4, and the charge on ADP at the same pH is about -3. Thus, net exchange of an ATP (out) for an ADP (in) results in the net movement of one negative charge from the matrix to the cytosol. (This process is equivalent to the movement of a proton from the cytosol to the matrix.) Recall that the inner membrane is positive outside, and it becomes clear that outward movement of ATP is favored over outward ADP transport, ensuring that ATP will be transported out (Figure 21.32). Inward movement of ADP is favored over inward movement of ATP for the same reason. Thus, the membrane electrochemical potential itself controls the specificity of the ATP-ADP translocase. However, the electrochemical potential is diminished by the ATP-ADP translocase cycle and therefore operates with an energy cost to the cell. The cell must compensate by passing yet more electrons down the electron transport chain.
      What is the cost of ATP-ADP exchange relative to the energy cost of ATP synthesis itself? We already noted that moving 1 ATP out and 1 ADP in is the equivalent of one proton moving from the cytosol to the matrix.
Synthesis of an ATP results from the movement of approximately three protons from the cytosol into the matrix through Fo◊. Altogether this means that approximately four protons are transported into the matrix per ATP synthesized. Thus, approximately one-fourth of the energy derived from the respiratory chain (electron transport and oxidative phosphorylation) is expended as the electrochemical energy devoted to mitochondrial ATP-ADP transport.

http://www.biochemj.org/bj/376/0757/3760757.pdf

Disfunctioning of human mitochondria is found in a rapidly increasing number of patients. The mitochondrial system for energy transduction is very vulnerable to damage by genetic and environmental factors. A primary mitochondrial disease is caused by a genetic defect in a mitochondrial enzyme or translocator. More than 60 mitochondrial enzyme deficiencies have been reported. Secondary mitochondrial defects are caused by lack of compounds to enable a proper mitochondrial function or by inhibition of that function. This may result from malnutrition, circulatory or hormonal disturbances, viral infection, poisoning, or an extramitochondrial error of metabolism. Once mitochondrial ATP synthesis decreases, secondary mitochondrial lesions may be generated further, due to changes in synthesis and degradation of mitochondrial phospholipids and proteins, to mitochondrial antibody formation following massive degradation, to accumulation of toxic products as excess acyl-CoA, to the depletion of Krebs cycle intermediates, and to the increase of free radical formation and lipid peroxidation.

http://www.springerlink.com/content/l6m1954g64761297/

The matrix is the space enclosed by the inner membrane. It contains about 2/3 of the total protein in a mitochondrion. The matrix is important in the production of ATP with the aid of the ATP synthase contained in the inner membrane. The matrix contains a highly-concentrated mixture of hundreds of enzymes, special mitochondrial ribosomes, tRNA, and several copies of the mitochondrial DNA genome. Of the enzymes, the major functions include oxidation of pyruvate and fatty acids, and the citric acid cycle.

Lipoic acid  Liponzuur

http://biochemgen.ucsd.edu/mmdc/ep-3-10.pdf