Respiratornog lanca: funkcionalna enzima

Sve biohemijske reakcije u ćelijama bilo organizma javljaju sa utroškom energije. Respiratorni lanac - specifične strukture sekvence koje se nalaze na unutrašnjoj membrani mitohondrija i služe za formiranje ATP-a. Adenozin je svestran izvor energije i mogu akumulirati na 80 do 120 kJ.

Respiratorni elektron lanac - što je to?

Elektrona i protona igraju važnu ulogu u energetskom obrazovanju. Oni stvaraju razlike napona na suprotnim stranama membranu mitohondrija koji generira režirao kretanja čestica - struje. Respiratorni lanac (to ETC, elektron transportnog lanca) je posrednik u transferu pozitivno nabijene čestice u intermembranski prostoru i negativno nabijene čestice u debljini unutrašnje membrane mitohondrija.

Glavnu ulogu u formiranju energije pripada ATP-sintaze. Ovaj kompleks set energije mijenja pravac kretanja protona u biohemijski energetske veze. Usput, je gotovo identična kompleksa nalazi se u hloroplasti biljaka.

I kompleksi respiratornog enzima lanac

prijenos elektrona je u pratnji biohemijske reakcije u prisustvu enzima sistema. Ovi biološki aktivnih supstanci, mnoge kopije koje čine velike složene strukture, služe kao posrednika u transferu elektrona.

Kompleksi respiratornog lanca - su centralni komponente transporta nabijenih čestica. Ukupno u unutrašnje membrane mitohondrija 4 su takve formacije, kao i ATP sintaze. Svi ovi objekti imaju isti cilj - Završavajući ETC elektron prijenos vodika protona u intermembranski prostor i, kao posljedica toga, sintezu ATP-a.

Kompleks je klaster proteinskih molekula, među kojima su enzimi, strukturne i signalizaciju proteina. Svaki od 4 kompleksa ispunjava svoje samo njemu svojstvenim, funkciju. Da vidimo koje zadatke u ETC predstaviti ove strukture.

I kompleks

Prijenos elektrona u unutrašnjosti glavnu ulogu membrane mitohondrija igra respiratornog lanca. Eliminacija reakcija vodonika protona i elektrona ih prateći - jedan od glavnih reakcija ITD Prvi set transportnog lanca pretpostavlja molekula NAD * H + (kod životinja) ili NADP * H + (biljke), zatim dekolte vodonika protona četiri. Zapravo, zbog toga složenih biohemijskih reakcija Ja se još naziva NADH - dehidrogenaza (nazvan centralni enzima).

sastav dehidrogenaze kompleks željezo-sumpor proteina uključuje 3 vrste, i Flavin Mononukleotidne (FMN).

II kompleks

Rad ovog kompleksa ne uključuje prijenos vodika protona u intermembranski prostoru. Osnovna funkcija ove strukture je za opskrbu dodatne elektrone za lanac transporta elektrona putem sukcinat oksidacije. Central enzim kompleks - sukcinat-ubiquinone oksidoreduktaza, koji katalizira dekolte elektrona iz jantarnom kiselinom i prelazak na ubiquinone je lipofilna.

Dobavljač vodika protona i elektrona na drugi kompleks je FAD * H _2. Međutim, flavin adenin dinukleotid efikasnost manje nego njegovi analozi - NAD ili NADP * H * H.

Sastav II se sastoji od tri vrste složenih proteina željeza sumpora i centralnim oksidoreduktaza enzima sukcinat.

III kompleks

Narednih komponenta računa, ETC sastoji od citokroma b ₅₅₆ b _{560 i} C _1, kao i željezo-sumpor proteina rizika. Zapošljavanje trećeg seta je povezan s prijenosom dva vodika protona u intermembranski prostoru, a elektroni iz lipofilni ubiquinone citohroma C.

karakteristika rizik od proteina je da rastvara u masti. Ostali proteini ove grupe koja se sastala u kompleksima respiratornog lanca, topiv u vodi. Ova funkcija utječe na položaj molekula proteina u debljini unutarnjeg membrane mitohondrija.

Treći set funkcija kao ubiquinone-citokrom c oksidoreduktaza.

kompleks IV

On citohromom antioksidativni kompleks koji je krajnja destinacija u ITD Njegov zadatak je da prenese elektrona iz citokroma c za atome kisika. Naknadno negativno nabijenih O atoma reaguje sa hidrogen protona da formira vode. Glavni enzim - citokrom c oksidoreduktaza kisika.

Struktura četvrtog kompleksa uključuje citokrom a, a _3, a dva bakra atoma. Centralnu ulogu u transferu elektrona kisika otišao citohrom a _3. Interakcija ovih struktura je potisnut azot cijanida i ugljen-monoksid, u globalnom smislu, to dovodi do prestanka sinteze ATP i razaranja.

ubiquinone

Ubiquinone - vitamin nalik supstanca, lipofilni spoj, koji se slobodno kreće u debljini membrane. mitohondrijski respiratorni lanac ne može bez ove strukture, tj. k. On je odgovoran za transport elektrona iz kompleksa I i II do složenih III.

Ubiquinone je benzoquinone derivat. Ova struktura može biti iz sheme Q letter ili skraćeno LN (lipofilne ubiquinone). Oksidacije molekula dovodi do formiranja semiquinone - jak oksidans, koji je potencijalno opasan za ćeliju.

ATP sintaze

Glavnu ulogu u formiranju energije pripada ATP-sintaze. Ova struktura koristi gribopodobnaya energije usmjereno kretanje čestica (protona) da ga pretvoriti u hemijsku energiju.

Osnovni proces koji se javlja u cijeloj ETC - je oksidacija. Respiratorni lanac je odgovoran za transport elektrona u membrane mitohondrija deblji i njihove akumulacije u matrici. Istovremeno, kompleksa I, III i IV se ispumpava hidrogen protona u intermembranski prostoru. punjenje razlika na strane membrane dovodi do smjera kretanja protona kroz ATP sintaze. Od H + unesite matrice, elektroni su ispunjeni (koji su povezani sa kiseonikom) da se formira neutralna supstanca za ćeliju - voda.

ATP sintaze F0 se sastoji od i F1 podjedinica koji zajedno čine molekule ruter. F1 se sastoji od tri tri alfa i beta podjedinica, koji zajedno čine kanal. Ovaj kanal ima isti promjer, koji imaju hidrogen protona. Uz prolaz pozitivno nabijene čestice kroz sintaze glavu ATP F ₀ molekula je izobličila 360 stupnjeva oko svoje osi. Tokom tog vremena, na AMP ili ADP (adenozinmono- i difosfat) su u prilogu fosfat ostatke sa visoke energije obveznica, koji okružuju velike količine energije.

ATP sintaze se nalaze u tijelu, a ne samo u mitohondrije. U biljkama, ovi kompleksi se također nalazi na membrani vakuole (tonoplast), kao i hloroplasta thylakoids.

Takođe, u životinja su prisutni ćelije i biljnih ATPases. Oni imaju sličnu strukturu kao da je od ATP sintaze, ali je njihova akcija usmjerena na otklanjanje ostataka fosfata do potrošnje energije.

Biološki značenje respiratornog lanca

Prvo, krajnji proizvod ETC reakcija je tzv metaboličkih vode (300-400 ml na dan). Drugo, sintezu ATP i skladištenje energije u biohemijske obveznice molekula. Na dan 40-60 kg adenozin je sintetiziran, a isti se koristi u enzimskih reakcija ćelija. Život jednog molekula ATP-a je 1 minuta, tako da je respiratorni lanac mora raditi glatko, precizno i bez grešaka. U suprotnom, ćelija će umrijeti.

Mitohondrije smatraju elektrane u bilo koju ćeliju. Njihov broj ovisi o energije koje su potrebne za određene funkcije. Na primjer, neurona može računati do 1000 mitohondrija koji često čine klaster u sinaptičke tzv plaka.

Razlike između respiratorni lanac u biljkama i životinjama

U biljkama, dodatni "elektrane" ćelije je hloroplasta. Na unutrašnje membrane ovih organela se također nalaze ATP sintaze, i to je prednost u odnosu na životinjske ćelije.

Također biljke mogu preživjeti u visokim koncentracijama ugljičnog monoksida, dušika i cijanid zbog cijanida otporan na način u ITD Respiratorni lanac na taj način završava na ubiquinone, od kojih elektroni se direktno prenose na atome kisika. Kao rezultat toga, manje ATP se stvara, međutim, biljka može preživjeti nepovoljne uvjete. Životinje u takvim slučajevima, dugotrajnog izlaganja umrijeti.

Možemo uporediti efikasnost NAD, FAD i cijanid otporan na put kroz formiranje ATP indikator prilikom prenosa 1 elektron.

• sa NAD ili NADP formira 3 molekula ATP;
• FAD je formiran s dva molekula ATP;
• cijanida formira 1 održivu putanju ATP molekula.

Evolucijski značaj ETC

Za sve eukariotske organizme, glavni izvor energije je respiratorni lanac. Biohemije ATP sinteza u ćeliji je podijeljena u dvije vrste, podloge fosforilacije i oksidativnog fosforilacija. ETC se koristi u sintezi drugi tip energije, tj. E. S obzirom na redoks reakcije.

U prokariotskih organizama ATP formira samo u podlozi fosforilaciju u fazi glikolize. Šest šećeri (poželjno glukoze) koji su uključeni u ciklus reakcija, a izlaz ćelija prima dva molekula ATP-a. Ova vrsta energije se smatra najprimitivniji sinteze, tj. K. Eukarioti tijekom oksidativnog fosforilacija formirana 36 molekula ATP.

Međutim, to ne znači da je današnja biljke i životinje su izgubili sposobnost da podlogu fosforilacije. Samo ovaj tip ATP sinteze je bio samo jedan od tri faze proizvodnje energije u ćeliji.

Glikolize u eukariota odvija u citoplazmi ćelije. Tu su sve potrebne enzime koji mogu prionuti glukoze dva molekula pyruvic kiseline da se formira 2 molekula ATP-a. Sve naredne korake održati u mitohondrijske matrice. Krebs ciklus ili ciklus tricarboxylic kiselina, kao što se dešava u mitohondrije. Ovaj zatvoreni lančane reakcije kao rezultat koji sintetizirati NAD i FAD * H * H2. Ove molekule će se koristiti kao potrošni u ITD