Kvėpavimo grandinę: funkciniai fermentai

Visi biocheminių reakcijų bet organizmo ląstelių pasireikšti energijos išlaidų. Kvėpavimo grandinės - seka konkrečios struktūros, esančių ant vidinės membranos mitochondrijų ir tarnauja ATF formavimas. Adenozino yra universalus energijos šaltinis ir gali susikaupti nuo 80 iki 120 kJ.

Kvėpavimo takų elektronų grandinės - kas tai?

Elektronai ir protonai vaidina svarbų vaidmenį energijos išsilavinimą. Jie sukurti įtampos skirtumą priešingose pusėse nuo mitochondrijų, kad generuoja nukreiptą judėjimą dalelių membranos - dabartinės. Kvėpavimo grandinės (ji tt, elektronų transporto grandinės) yra iš teigiamo krūvio dalelių perdavimo į intermembrane vietą ir neigiamo krūvio dalelių vidinio membranos storis mitochondrijų tarpininkas.

Pagrindinis vaidmuo energijos formavimas priklauso ATP sintezės. Šis kompleksas rinkinys energijos keičia protonų judesio biocheminių energijos ryšių kryptį. Beje, yra beveik identiškos kompleksas yra įsikūręs augalų chloroplastų.

Ir kompleksai kvėpavimo grandinės fermentų

Elektronų perdavimo lydi biocheminių reakcijų fermento sistemos buvimą. Šie biologiškai aktyvių medžiagų, daugelis kurių kopijas sudaro dideles sudėtingas struktūras, tarnauti kaip tarpininkų elektronų perdavimo.

Kompleksai kvėpavimo grandinės - yra centriniai sudedamosios dalys iš dalelės transporto. Bendras vidiniame mitochondrijų membranos 4 yra tokio formavimo, taip pat ATP sintazė. Visi šios struktūros turi bendrą tikslą - vyniojimo ETC elektrono pernašos vandenilio protonus intermembrane vietą ir, kaip pasekmė, ATF.

Kompleksas yra baltymų molekulių, tarp kurių yra fermentai, struktūrines ir signalizavimo baltymai klasterio. Kiekvienas iš 4 kompleksų Vykdydamas savo tik savo charakteringą, funkciją. Pažiūrėkime, kurios užduotis ETC pateikti šias struktūras.

Aš kompleksas

Elektronų perdavimas į mitochondrijų membranos pagrindinis vaidmuo interjero vaidina kvėpavimo grandinėje. Eliminacijos reakcija vandenilio protonų ir elektronų kartu juos - viena iš pagrindinių reakcijų PAN Nustatyta pirmoji transporto grandinės daroma prielaida, molekulę NAD * H + (gyvūnams) arba NADF * H + (augalus), po to atskeliant iš keturių vandenilio protonų. Iš tikrųjų, dėl šio komplekso biocheminių formulės I, taip pat vadinamas NADH - dehidrogenazės (pavadintas centrinę fermentą).

Ko kompozicija dehidrogenazės kompleksas geležies-sieros baltymai yra 3 rūšių, ir Flāvins mononukleorido (FMN).

II kompleksas

Operacija šio komplekso neapima vandenilio protonų perdavimo į intermembrane vietą. Pagrindinė funkcija šios struktūros yra tiekti papildomų elektronus į elektronų transporto grandinės naudojant sukcinato oksidacijos. Centrinis fermentas kompleksas - sukcinato-ubichinonas oksidoreduktazė, kuris katalizuoja elektronų iš gintaro rūgšties ir perdavimo skilimo į ubichinoną yra lipofilinis.

Tiekėjas vandenilio protonų ir elektronų prie antrosios komplekso yra taip pat FAD * H _2. Tačiau, Flāvins adenino dinukleotido efektyvumą mažiau nei, kad jo analogų, - NAD arba NADP * H * H.

Kompozicija II sudaro trijų rūšių kompleksinių geležies-sieros baltymų ir centrinės oksidoreduktazė fermento sukcinato.

III kompleksas

Kitas komponentas sąskaitą, ETC. sudaro B ₅₅₆ citochromo b _560, ir c _1, taip pat, kaip geležis-sieros baltymas rizikos. Užimtumo trečiojo rinkinio yra susijęs su dviejų vandenilio protonų perdavimo į intermembrane vietą, ir elektronai iš lipofilinėmis ubichinoną su citochromu C.

Rizikos funkcija baltymų yra tai, kad tirpsta riebaluose. Kiti baltymai šios grupės, kad patenkinti per kvėpavimo grandinės, vandenyje tirpaus kompleksų. Ši funkcija turi įtakos baltymų molekulių poziciją vidinio mitochondrijų membranos storis.

Trečiasis rinkinys funkcijų, kaip ubichinonas-citochromo c oksidoreduktazė.

kompleksas IV

Jis citochromo-oksidantas kompleksas, kuris yra galutinė paskirties vieta į ETC. Jo darbas yra perduoti elektronus iš citochromo C, deguonies atomų. Vėliau neigiamo krūvio O atomai reaguoja su vandenilio protonų, kad sudarytų vandens. Pagrindinis fermentas - citochromo c oksidoreduktazė deguonis.

Ketvirtojo komplekso struktūra apima citochromo A, _A3, ir du vario atomus. Centrinis vaidmuo elektronų perdavimo deguonies išvyko citochromo yra _3. Šių struktūrų sąveika yra slopinama azoto cianido ir anglies monoksido, į globaline prasme, ji veda į ATP sintezės ir naikinimo nutraukimo.

ubichinonas

Ubichinonas - vitaminas-panaši medžiaga,, lipofilinis junginys, kuris laisvai juda membranos storis. mitochondrijų kvėpavimo grandinės negali padaryti be šios struktūros, ty. k. Ji yra atsakinga už elektronų transporto iš kompleksų I ir II III komplekso.

Ubichinonas yra benzochinoną darinys. Ši struktūra gali būti nurodyta Schemos Q raidė arba sutrumpintai LN (lipofilinis ubichinoną). Molekulės oksidacijos veda prie semiquinone formavimo - stipri oksidatorius, kuris yra potencialiai pavojingas ląstelę.

ATP sintazė

Pagrindinis vaidmuo energijos formavimas priklauso ATP sintezės. Ši struktūra naudoja gribopodobnaya energijos nukreipta judėjimą dalelių (protonų), kad konvertuoti jį į cheminės energijos.

Pagrindinis procesas, kuris vyksta visame ETC - tai oksidacijos. Kvėpavimo grandinės yra atsakingas už elektronų transporto mitochondrijų membranos storesnis ir jų kaupimosi matricos. Tuo pačiu metu, I, III ir IV kompleksai yra pumpuojamas vandenilio protonus intermembrane vietą. mokestis skirtumas nuo membranos pusių veda prie krypties judėjimo protonų per ATP sintazė. Nuo H + patekti į matricą, elektronai yra įvykdyti (, kurios yra susijusios su deguonimi), kad suformuotų neutralų naudojama medžiaga ląstelės - vandens.

ATP sintazė F 0 susideda iš ir F1 subvienetų, kurios kartu sudaro maršrutizatorius molekulę. F1 susideda iš trijų trijų alfa ir beta subvienetų, kurie kartu sudaro kanalą. Šis kanalas turi tiksliai tokio paties skersmens, kuri turi šiek vandenilio protonus. Su teigiamo krūvio dalelių plaukimo per ATP synthase galvos F ₀ molekulės yra susukta 360 laipsnių aplink savo ašį. Per šį laiką, kad AMP arba ADP (adenozinmono- ir difosfato) yra prijungti fosfato liekaną su didelės energijos obligacijas, kurios supa daug energijos.

ATF sintezės randama organizme, ne tik mitochondrijas. Augaluose, šie kompleksai yra taip pat yra dėl vakuolėmis (tonoplast) membranos, o taip pat chloroplaste tilakoidas.

Taip pat gyvūno ląstelės ir augalų ATPases yra. Jie turi panašią struktūrą, kaip, kad ATP sintazė, tačiau jų veiksmai yra nukreipta į pašalinimo fosfato likučių į energijos išlaidų.

Biologinis reikšmė kvėpavimo grandinės

Pirma, galutinis produktas ETC reakcijos yra vadinamasis metabolinis vandens (300-400 ml per dieną). Antra, ATP ir energijos saugojimo biocheminių vertybinių popierių, molekulės sintezė. Dienos 40-60 kg adenozino yra sintetinamas, ir tas pats yra naudojamas fermentinių reakcijų ląstelių. Vienos molekulės ATP gyvenimas yra 1 minutę, todėl kvėpavimo grandinės turi veikti sklandžiai, tiksliai ir be klaidų. Priešingu atveju, ląstelės miršta.

Mitochondrijos yra laikomi elektrines bet mobilusis. Jų skaičius priklauso nuo energijos, kurios yra reikalingos tam tikros funkcijos. Pavyzdžiui, neuronai gali būti skaičiuojami iki 1000 mitochondrijas, kurios dažnai sudaro klasterį į synaptic vadinamosios apnašas.

Skirtumai tarp kvėpavimo grandinės, esantys augalų ir gyvūnų

Augaluose, papildomai "jėgainės" iš ląstelės yra chloroplastų. Ant vidinio membranos šių organoidus yra taip pat nustatė, ATP-sintazę, ir tai yra per gyvūnų ląstelių privalumas.

Taip pat augalai gali išgyventi didelės koncentracijos anglies monoksido, azoto ir cianido dėl cianido-atsparus būdu į ETC. tokiu būdu kvėpavimo grandinės baigiasi ubichinoną, iš kurio elektronai yra tiesiogiai, perkelto į deguonies atomų. Kaip rezultatas, mažiau ATF yra sintetinamas, tačiau augalas gali išgyventi nepalankias oro sąlygas. Gyvūnai, esanti Tokiais atvejais ilgalaikio poveikio mirti.

Galime palyginti NRS FAD ir cianido-atsparus kelio efektyvumą ir per ATP indikatoriaus formavimo pervedant 1 elektroną.

• su NAD arba NADP suformuotas 3 molekulėmis ATP;
• FAD yra suformuotas su dviem molekulių ATP;
• cianido sudaro 1 tvarų kelią ATP molekulę.

Evoliucinė reikšmė ETC

Visų eukariotinių organizmų, pagrindinis energijos šaltinis yra kvėpavimo grandinės. Biochemija ATP sintezė ląstelės yra padalintas į du tipus, substratas fosforilinimo ir oksidacinio fosforilinimo. ETC naudojamas antrojo tipo energijos, ty. E. Atsižvelgdami į tai, oksidacijos-redukcijos reakcijomis sintezei.

Prokariotinšse organizmų ATP susidaro tik substrato fosforilinimo glikolizės etape. Šešių anglies cukrų (pageidautina gliukozės) dalyvauja reakcijos ciklo metu, o išėjimo ląstelių gauna dvi molekulės ATP. Ši energijos rūšis yra laikoma labiausiai primityvus sintezė, ty. K. eukariotų metu oksidacinio fosforilinimo suformuota 36 ATP molekulės.

Tačiau tai nereiškia, kad šiandien augalai ir gyvūnai prarado gebėjimą substratas fosforilinimas. Tiesiog šis ATP sintezei tipas buvo vienintelis iš trijų etapų energijos gamybos ląstelėje.

Glikolizės į eukariotų vyksta ląstelės citoplazmoje. Yra visi reikalingi fermentai, kurie gali skilti gliukozės dviejų molekulių piruvo rūgšties , kad sudarytų 2 molekules ATP. Visi vėlesni žingsniai vyksta mitochondrijų matricos. Krebso ciklas arba trikarboksirūgšties ciklas, kaip tai atsitinka per mitochondrijų. Uždaroma grandinine reakcija, kaip rezultatas, iš kurių susintetintų NAD ir FAD * H * H2. Šios molekulės bus naudojamas kaip ETC. sunaudojamojo