Solunum zinciri: fonksiyonel enzimler

herhangi bir organizmanın hücrelerinde tüm biyokimyasal tepkimeler enerji harcaması ile ortaya çıkar. Solunum zinciri - mitokondri iç membran üzerinde yer alır ve ATP oluşumu için hizmet ederler bir sekans spesifik yapılar. Adenosin enerji çok yönlü bir kaynağıdır ve 80 ila 120 kJ birikebilir.

Solunum elektron zinciri - bu nedir?

Elektronlar ve protonlar enerji eğitiminde önemli bir rol oynamaktadır. akım - Bu partiküllerin bir yönlendirilmiş hareketini oluşturur mitokondri zarın karşı yüzüne bir voltaj farkı oluşturmak. Solunum zinciri (o VB, elektron taşıma zinciri) mitokondri iç zarının kalınlığı arası boşlukta pozitif yüklü partikülleri transferi ve negatif yüklü partiküllerin bir mediatördür.

enerji oluşumunda temel rolü, ATP-sentaz aittir. Bu enerji karmaşık bir dizi biyokimyasal enerji bağları proton hareket yönünü değiştirir. kompleks bitki kloroplast içinde yer alıyorsa arada, hemen hemen aynıdır.

Ve solunum zinciri enzim komplekslerinin

Elektron transferi enzim sisteminin mevcudiyetinde biyokimyasal tepkimeler ile eşlik eder. Bu biyolojik olarak aktif maddeler, çok sayıda kopya olan, büyük ve karmaşık yapılar oluşturmak elektron transferi aracı olarak görev yapar.

Solunum zincirinin Kompleksleri - yüklü partiküllerin taşıma merkezi bileşenleridir. iç mitokondriyal zarın 4 toplam örneğin oluşumu, hem de ATP sentaz vardır. Bunun bir sonucu olarak, arası boşlukta hidrojen proton sarma VB elektron transferi ve - Tüm bu yapılar ortak hedefi paylaşan ATP sentezi.

kompleks yapısal enzimler ve sinyal proteinleri de olmak üzere, protein moleküllerinin, bir kümedir. 4 komplekslerinin her biri, sadece kendi karakteristik fonksiyonu yerine getirmek. en ETC içinde görevleri bu yapıları sunmak hangi görelim.

karmaşık

mitokondriyal membran ana rolü iç elektron transferi solunum zinciri tarafından oynanır. hidrojen proton ve elektronlar ortadan kaldırılması reaksiyonu onlara eşlik - Ana reaksiyonlar VB biri taşıma zincirinin bir birinci grubu dört hidrojen protonları yarılması, ardından (hayvanlarda) NAD * H + molekülü veya NADP * H + (bitkiler), kabul eder. (Merkezi enzim olarak adlandırılır) dehidrojenaz - Aslında nedeniyle bu kompleks biyokimyasal reaksiyona Ayrıca adı NADH.

bileşim dehidrojenaz kompleksi, demir-sülfür proteinlerinin 3 çeşit ve flavin mononükleotid (FMN) içerir.

II kompleksi

Bu kompleksin işlem arası boşlukta hidrojen proton transferi anlamına gelmez. Bu yapı ana işlevi süksinat oksidasyon yoluyla elektron nakil zincirine ilave elektronları sağlamaktır. Merkezi Enzim kompleksi - süksinat-ubikinon oksidoredüktaz, ubikinon ile sukinik asit ve transfer elektron parçalanmasını katalize lipofiliktir.

ikinci kompleks hidrojen proton ve elektronlar alanı da FAD * H _2'dir. Bununla birlikte, adenin dinükleotid onun analoglarının daha az verim flavin - NAD veya NADP * H * H

bileşim II kompleksi, demir-sülfür proteinlerinin ve merkezi oksidoredüktaz enzim süksinat üç çeşit oluşur.

III kompleksi

hesap sonraki bileşen, VB sitokrom b ₅₅₆ oluşur b _{560 ve} c _1, hem de demir-sülfür proteini riski. Üçüncü set istihdamı arası boşlukta iki hidrojen proton transferi ile ilişkilidir ve lipofilik ubikinon elektronlar C sitokrom için

Proteinin Riski özelliği yağ erir olmasıdır. suda çözünür solunum zinciri, kompleksleri bir araya Bu grubun diğer proteinler. Bu özellik, iç mitokondriyal zarın kalınlığı protein moleküllerinin pozisyonunu etkiler.

Ubiquinone-sitokrom c oksidoredüktaz gibi fonksiyonlar üçüncü grubu.

karmaşık IV

ETC içinde son hedeftir O sitokrom-oksidan kompleksi Görevi, oksijen atomları için sitokrom c elektronları transfer etmektir. Daha sonra, negatif yüklü O atomu su oluşturmak üzere, hidrojen protonları ile reaksiyona girer. Ana enzim - sitokrom c oksidoredüktaz oksijen.

Dördüncü komplekslerinin sitokrom a, bir _{3 ve} iki bakır atomu içerir. oksijene elektronların transfer merkezi rolü bir ₃ sitokrom _gitti. Bu yapıların etkileşimi, küresel bir anlamda, ATP sentezi ve imha sona yol açar, azot siyanür ve karbon monoksit bastırılır.

ubikinon

Ubikinon - zarın kalınlığı serbestçe hareket eden bir vitamin benzeri bir maddedir, bir lipofilik bileşik. mitokondriyal solunum zinciri, bu yapı olmadan yapamaz yani. k. Bu kompleks III I ve II komplekslerden elektron taşıma sorumludur.

Ubikinon bir benzokinon türevidir. Bu yapı, Şema Q harfi veya kısaltılmış LN (lipofilik ubikinon) 'de ifade edilebilir. güçlü bir oksitleyici, hücre için tehlikeli olan - her molekülde oksidasyon semikuinonun oluşmasına yol açar.

ATP sentaz

enerji oluşumunda temel rolü, ATP-sentaz aittir. Bu yapı, kimyasal enerjiye dönüştürmek için partiküller (proton) arasında gribopodobnaya enerji yönlendirilmiş kuvvet uygular.

ETC boyunca oluşur temel işlem - oksidasyonudur. solunum zinciri elektron kalın mitokondriyal membran taşıma ve matris içinde birikmesi sorumludur. Aynı zamanda, I, III ve IV'e ait kompleksler arası boşlukta hidrojen protonları pompalanır. membranın iki tarafına yük farkı ATP sentaz ile proton yönlü hareketine yol açar. su! - H + matris girdiklerinden, elektronlar hücre için nötr bir madde oluşturmak üzere (oksijen ile ilişkili olduğunu) karşılanır.

ATP sintaz F0 oluşmaktadır ve bu F1 alt ünite ile birlikte yönlendirici molekülü oluşturur. F1 birlikte bir kanal oluşturan üç üç alfa ve beta alt-birimleri, oluşur. Bu kanal, bir hidrojen protonları sahip tam olarak aynı çapa sahiptir. ATP sintaz başı boyunca pozitif yüklü parçacıkların geçişi ile F ₀ molekülleri kendi ekseni etrafında 360 derece bükülür. Bu süre boyunca, AMP ya da ADP (adenozinmono- ve difosfat) için çok miktarda enerji çevreleyen yüksek enerjili bağlar, fosfat artığı bağlanmıştır.

ATP sentaz mitokondri içinde kalmaz, vücutta bulunur. Bitkilerde, bu kompleksler, aynı zamanda, vakuol (tonoplast) zarında, hem de kloroplast Thylakoid'in bulunmaktadır.

Ayrıca hayvan hücreleri ve bitki ATPazlar bulunmaktadır. Bu ATP sintaz edilene benzer bir yapıya sahiptir, ancak etki enerji harcanarak fosfat kalıntılarının ortadan kaldırılmasına yöneliktir.

Solunum zincirinin biyolojik anlam

İlk olarak, son ürün, VB reaksiyonları olarak adlandırılan metabolik su (gün başına 300-400 mL) 'dir. İkinci olarak, molekülün biyokimyasal bağlarında ATP ve enerji depolama sentezi. günde 40-60 kg adenosin sentezlenir ve aynı enzimatik reaksiyonlar hücreler kullanılır. solunum zinciri doğru ve hatasız bir şekilde düzgün çalışması gereken, böylece ATP molekülü ömrü, 1 dakika. Aksi takdirde, hücre ölür.

Mitokondri herhangi bir hücrenin enerji santralleri olarak kabul edilir. Onların sayısı belli işlevler için gerekli olan enerjiye bağlıdır. Örneğin, nöronlar sıklıkla plak olarak adlandırılan sinaptik bir küme oluşturmak 1000 mitokondri kadar sayılabilir.

bitki ve hayvanlarda, solunum zinciri arasındaki farklar

Bitkilerde, hücrenin ek bir "enerji santralleri" kloroplast olduğunu. bu organellere iç zarı üzerinde, aynı zamanda ATP sintaz bulundu ve bu hayvan hücreleri üzerinde bir avantaj vardır.

Ayrıca bitkiler, VB siyanür dayanıklı bir şekilde karbon monoksit, azot ve siyanür yüksek konsantrasyonlarda yaşayabilir Solunum zinciri dolayısıyla elektronlar doğrudan oksijen atomu aktarılır olan ubikuinon sona erer. Bunun bir sonucu olarak, ATP sentezlenir az Ancak, bitki olumsuz koşullar yaşayabilir. Bu gibi durumlarda hayvanlara, uzun süreli temas ölmek.

1 elektron aktarırken ATP göstergesi oluşumu üzerinden NAD, FAD ve siyanür dayanıklı yolun verimini karşılaştırın.

• NAD ve ATP 3 molekülü ile oluşturulan NADP ile;
• FAD ATP iki molekülü ile oluşturulur;
• siyanür 1 sürdürülebilir yolu ATP molekülü oluşturur.

ETC'nin Evrimsel önemi

tüm ökaryotik organizmalar için büyük bir enerji kaynağı solunum zinciridir. hücrede Biyokimya ATP sentezi iki tip, alt-tabaka fosforilasyon ve oksidatif fosforilasyon ayrılmıştır. VB reaksiyonları redoks ikinci enerji tipi, yani., E. Due sentezinde kullanılır.

Prokaryotik organizmalar ATP sadece glikolizi aşamasında substrat fosforilasyon meydana. Altı karbon şekerler (glikoz tercih edilmektedir), reaksiyon döngüsünde etkili ve çıkış hücre ATP iki molekül alır. Bu enerji tür oksidatif fosforilasyon sırasında K. Ökaryotlar 36 ATP molekülleri meydana yani. en ilkel sentezi olarak kabul edilir.

Ancak bu bugünün bitkiler ve hayvanlar fosforilasyonu substrata yeteneğini kaybetmiş anlamına gelmez. Sadece ATP sentezinin bu tip hücrede enerji üretimi üç aşamadan tek kişiydi.

ökaryotlarda Glikoliz hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. iki molekül glikoz yarabilir gerekli tüm enzimler bulunmaktadır piruvik asit ATP 2 moleküller oluşturmak için. Tüm takip eden aşamalar mitokondriyal matris içinde gerçekleşecek. Krebs döngüsü veya trikarboksilik asit döngüsü, mitokondrilerde oluşur. Bu NAD FAD * H * H2 sentez ve bunun bir sonucu olarak zincir reaksiyonları kapalı. Bu moleküller VB bir sarf olarak kullanılacaktır