Katina respiratorju: enżimi funzjonali

Ir-reazzjonijiet kollha bijokimiċi fiċ-ċelloli ta 'kull organiżmu jseħħu infiq fl-enerġija. Respiratorju katina - a sekwenza strutturi speċifiċi li jinsabu fuq il-membrana ta 'ġewwa tal mitokondrija u jservu għall-formazzjoni ta ATP. Adenosine huwa sors versatili ta 'enerġija u jistgħu jakkumulaw l 80 sa 120 kJ.

Respiratorju katina elettroni - x'inhu?

Elettroni u protoni għandhom rwol importanti fl-edukazzjoni enerġija. Dawn joħolqu differenza vultaġġ fuq naħat opposti tal-membrana tal-mitokondrija li jiġġenera mozzjoni tal-partiċelli diretti - kurrenti. katina respiratorju (dan ETC, katina tat-trasport elettroni) hija medjatur fit-trasferiment ta 'partiċelli ċċarġjati pożittiv fl-ispazju intermembrane u partiċelli ċċarġjati negattiv fil-ħxuna tal-membrana ta' ġewwa tal mitokondrija.

Ir-rwol ewlieni fil-formazzjoni ta 'enerġija tappartjeni għall-ATP synthase. Dan is-sett kumpless ta 'enerġija jibdel id-direzzjoni tal-moviment proton fil-rabtiet enerġija bijokimiċi. Mill-mod, huwa kważi identiku għall-kumpless tinsab fil-chloroplasts ta 'pjanti.

U tal-kumplessi tal-enzimi katina respiratorju

trasferiment elettroni hija akkumpanjata minn reazzjonijiet bijokimiċi fil-preżenza tas-sistema ta 'enżimi. Dawn is-sustanzi bijoloġikament attivi, ħafna illi kopja tagħhom jiffurmaw strutturi kumplessi kbar, iservu bħala intermedjarji fit-trasferiment ta 'elettroni.

Kumplessi tal-katina respiratorju - huma komponenti ċentrali tat-trasport ta 'partiċelli ċċarġjati. Totali fil-membrana mitokondrijali ġewwa 4 huma ta 'formazzjoni, kif ukoll synthase ATP. Kollha dawn l-istrutturi jaqsmu għan komuni - tgeżwir ETC trasferiment elettroni ta protoni idroġenu fl-ispazju intermembrane u, bħala konsegwenza, il-sintesi ta 'ATP.

Il-kumpless huwa grupp ta 'molekuli proteina, li fosthom hemm enżimi, strutturali u proteini sinjalazzjoni. Kull wieħed mill-kumplessi 4 tissodisfa biss tagħha tiegħu karatteristika, funzjoni. Ejja naraw li kompiti fit-ETC jippreżentaw dawn l-istrutturi.

I kumpless

It-trasferiment ta 'elettroni fl-intern tar-rwol membrana mitokondrijali ewlieni tindaqq mill-katina respiratorju. reazzjoni Eliminazzjoni ta 'elettroni u protoni idroġenu jakkumpanjawhom - waħda mill-reazzjonijiet ewlenin ETC. L-ewwel sett ta 'katina tat-trasport jassumi molekula tal NAD * H + (annimali) jew NADP * H + (pjanti), segwita mill-qsim tal-erba' protoni idroġenu. Attwalment, minħabba din ir-reazzjoni bijokimika kumpless I tissejjaħ ukoll NADH - dehydrogenase (imsemmi enzima ċentrali).

Il-kompożizzjoni proteini kumplessi dehydrogenase ħadid bil-kubrit jinkludu 3 tipi, u mononucleotide flavin (FMN).

II kumpless

Operazzjoni ta 'dan il-kumpless ma jinvolvix it-trasferiment ta' protoni idroġenu fl-ispazju intermembrane. Il-funzjoni ewlenija ta 'din l-istruttura hija li jipprovdu elettroni addizzjonali għall-katina tat-trasport elettron permezz ta' ossidazzjoni succinate. kumpless enzima Ċentrali - oxidoreductase succinate-ubiquinone, li jikkatalizza l-qsim ta 'elettroni mill-aċidu suċċiniku u ttrasferixxi għal ubiquinone hija lipofiliku.

Fornitur ta 'protoni idroġenu u elettroni għat-tieni kumpless huwa wkoll FAD * H _2. Madankollu, flavin adenine effiċjenza nicotinamide inqas minn dak ta 'analogi tiegħu - NAD jew * NADP H * H.

Il-kompożizzjoni II jikkonsisti fi tliet tipi ta 'proteini kumplessi ħadid kubrit u suċċinat ċentrali enżimi oxidoreductase.

III kumpless

Il-komponent jmiss tal-kont, l-ETC jikkonsisti taċ-ċitokromju b ₅₅₆ b _560, u ċ _1, kif ukoll ħadid kubrit Riskju proteina. Impjieg ta 'l-tielet sett huwa assoċjat mat-trasferiment ta' żewġ protoni idroġenu fl-ispazju intermembrane, u elettroni mill-ubiquinone lipofilika li ċitokromju C.

Karatteristika riskju ta 'proteina huwa li jinħall fix-xaħam. proteini oħra ta 'dan il-grupp li jintlaħqu fil-kumplessi tal-katina respiratorju, jinħall fl-ilma. Din il-karatteristika jaffettwa l-pożizzjoni tal-molekuli proteina fil-ħxuna tal-membrana mitokondrijali ġewwa.

It-tielet sett ta 'funzjonijiet bħala oxidoreductase ubiquinone-ċitokromju ċ.

IV kumpless

Huwa ċitokromju-ossidant kumplessi li hija d-destinazzjoni finali fil-ETC Xogħlu hu li tittrasferixxi elettroni minn ċitokroma ċ għall-atomi ta 'ossiġenu. Sussegwentement atomi O negattiv mitluba se jirreaġixxu ma 'l-protoni idroġenu biex jiffurmaw l-ilma. L-enżima prinċipali - ċitokromju ċ ossiġnu oxidoreductase.

L-istruttura tar-raba 'kumpless jinkludi ċitokromju ta, _3, u żewġ atomi ram. Ir-rwol ċentrali fit-trasferiment ta 'elettroni għal ossiġenu marru Cytochrome _3. L-interazzjoni ta 'dawn l-istrutturi hija mrażżna ċjanur nitroġenu u monossidu tal-karbonju, f'ċertu sens globali, din twassal għat-tmiem ta' sintesi ATP u l-qerda.

ubiquinone

Ubiquinone - sustanza vitamina simili, kompost lipofilika, li jiċċaqlaq liberament fil-ħxuna tal-membrana. katina respiratorju mitokondrijali ma jistax jgħaddi mingħajr din l-istruttura, jiġifieri. k. Huwa responsabbli għat-trasport elettron mill-kumplessi I u II ta 'kumplessi III.

Ubiquinone hija derivattiva benzoquinone. Din l-istruttura tista 'tiġi riferita fl-ittra Skemi Q jew AL mqassra (ubiquinone lipofiliċi). L-ossidazzjoni tal-molekula twassal għall-formazzjoni ta semiquinone - ossidant mewġ, li hija potenzjalment perikolużi għall-ċellula.

ATP synthase

Ir-rwol ewlieni fil-formazzjoni ta 'enerġija tappartjeni għall-ATP synthase. Din l-istruttura tuża l-enerġija diretta gribopodobnaya mozzjoni ta 'partikoli (protoni) sabiex jissarfu fi enerġija kimika.

Il-proċess bażiku li jseħħ matul l-ETC - huwa ossidazzjoni. Il-katina respiratorju huwa responsabbli għat-trasport elettron fil-membrana mitokondrijali eħxen u l-akkumulazzjoni tagħhom fil-matriċi. Fl-istess ħin, l-kumplessi ta 'I, III u IV jiġi ppumpjat protoni idroġenu fl-ispazju intermembrane. differenza ħlas fuq il-ġnub tal-membrana twassal għal moviment direzzjonali tal protoni permezz tal-synthase ATP. Peress H + jidħlu fil-matriċi, elettroni huma sodisfatti (li huma assoċjati ma 'l-ossiġnu) biex jiffurmaw sustanza newtrali għall-ċellula - ilma.

ATP F0 synthase tikkonsisti u sottounitajiet F1 li flimkien jiffurmaw il-molekula router. F1 jikkonsisti minn tliet tliet alfa u beta sottounitajiet, li flimkien jiffurmaw kanal. Dan il-kanal għandha eżattament l-istess dijametru, li jkollhom protoni idroġenu. Bl-mogħdija taż partiċelli ċċarġjati pożittiv permezz tal-kap synthase ATP F ₀ molekuli hija mibrum minn 360 gradi madwar fus tiegħu. Matul dan iż-żmien, biex AMP jew ADP (adenozinmono- u difosfat) huma mehmuża residwu fosfat bil-bonds ta 'enerġija għolja, li jdawru l-ammont kbir ta' enerġija.

ATP synthase jinstabu fil-ġisem, mhux biss fil-mitokondrija. Fil-pjanti, dawn il-kumplessi huma wkoll jinsabu fuq il-membrana ta 'l-vacuoles (tonoplast), kif ukoll il-thylakoids chloroplast.

Wkoll f'annimal ċelluli u ATPases pjanti huma preżenti. Huma għandhom struttura simili bħal dak tal-synthase ATP, iżda l-azzjoni tagħhom hija diretta fuq eliminazzjoni ta 'residwi fosfat għan-nefqa ta' l-enerġija.

It-tifsira bijoloġika tal-katina respiratorju

L-ewwelnett, ir-reazzjonijiet ETC prodott aħħari huwa l-hekk imsejħa ilma metabolika (300-400 ml għal kull jum). It-tieni nett, is-sinteżi tal-ATP u l-enerġija ħażna fil-bonds bijokimiċi tal-molekula. Fil-jum 40-60 kg adenosina huwa sintetizzati, u l-istess huwa użat fiċ-ċelluli reazzjonijiet enzimatiċi. Il-ħajja tal-molekula waħda mill ATP huwa 1 minuta, hekk il-katina respiratorju għandu jopera bla xkiel, preċiż u mingħajr żbalji. Inkella, iċ-ċellula se jmutu.

Mitokondrija huma kkunsidrati impjanti ta 'kwalunkwe ċellola. In-numru tagħhom jiddependi fuq l-enerġija li huma meħtieġa għal ċerti funzjonijiet. Per eżempju, newroni jistgħu jingħaddu sa 1000 mitokondrija li spiss jiffurmaw grupp fil-sinapsi hekk imsejħa plakka.

Id-differenzi bejn il-katina respiratorju fl-impjanti u annimali

F'impjanti, kwota ta ' "impjanti ta' enerġija" addizzjonali tal-ċellula hija chloroplast. Fuq il-membrana ta 'ġewwa ta' dawn organelli jinstabu wkoll synthase ATP, u dan huwa vantaġġ fuq l-ċelluli annimali.

Ukoll pjanti jista 'jgħix fil-konċentrazzjonijiet għolja ta' monossidu tal-karbonju, nitroġenu u ċjanur minħabba mod reżistenti ċjanur fil-ETC katina respiratorju b'hekk tispiċċa fil ubiquinone, li minnu elettroni huma trasferiti direttament lill-atomi ta 'ossiġenu. Bħala riżultat, inqas ATP huwa sintetizzati, madankollu, l-impjant jista 'jgħix kundizzjonijiet ħżiena. Annimali f'każijiet bħal dawn, l-espożizzjoni fit-tul li jmutu.

Aħna jistgħu jqabblu l-effiċjenza ta 'NAD, FAD u l-path reżistenti għall-ċjanur permezz tal-formazzjoni indikatur ATP meta jittrasferixxi 1 elettron.

• ma NAD jew NADP iffurmata minn 3 molekuli ta 'ATP;
• FAD huwa ffurmat bl żewġ molekuli ta 'ATP;
• tal ċjanur jifforma 1 molekola sostenibbli ATP triq.

sinifikat evoluzzjonarju ta 'l-ETC

Għall-organiżmi ewkarjotika kollha, sors ewlieni ta 'enerġija huwa l-katina respiratorju. Bijokimika sintesi ATP fil-ċellula huwa maqsum f'żewġ tipi, fosforilazzjoni substrat u fosforilazzjoni ossidattiv. ETC hija użata fis-sintesi tat-tieni tip ta 'enerġija, jiġifieri. E. Minħabba redox reazzjonijiet.

Fil organiżmi prokarjotiċi ATP ffurmat biss fosforilazzjoni sottostrat fl-istadju glycolysis. zokkor Sitt carbon (preferibilment glukożju) involuti fiċ-ċiklu reazzjoni, u ċ-ċellula produzzjoni tirċievi żewġ molekuli ta 'ATP. Dan it-tip ta 'enerġija hija meqjusa bħala l-sinteżi aktar sofistikat, jiġifieri. K. ewkarjoti matul fosforilazzjoni ossidattiv ffurmati 36 molekuli ATP.

Madankollu, dan ma jfissirx li l-pjanti u l-annimali tal-lum tilfu l-kapaċità li sottostrat fosforilazzjoni. Biss dan it-tip ta 'sintesi ATP kienet l-unika waħda mit-tliet stadji ta' produzzjoni ta 'enerġija fil-ċellula.

Glycolysis fis ewkarjoti sseħħ fil-ċitoplasma taċ-ċellula. Hemm huma kollha l-enzimi meħtieġa li jistgħu jinferqu glukosju għal żewġ molekuli ta ' aċidu piruvika biex jiffurmaw 2 molekuli ta' ATP. passi kollha sussegwentement isiru fil-matriċi mitokondrijali. ċiklu Krebs jew iċ-ċiklu aċidu tricarboxylic, kif jiġri fil-mitokondrija. Dan magħluqa reazzjonijiet ta 'katina bħala riżultat ta' liema sintetizzati NAD u FAD * H * H2. Dawn il-molekuli se jintużaw bħala konsumabbli fil ETC.