Hengitysteiden ketju: toiminnallinen entsyymien

Kaikki biokemiallisia reaktioita soluissa tahansa organismista esiintyä energiankulutusta. Hengityselinten ketju - sekvenssi erityisiä rakenteita, jotka sijaitsevat sisäkalvon mitokondrioita ja palvelevat muodostumista ATP. Adenosiini on monipuolinen energialähde ja voi kerääntyä 80-120 kJ.

Hengitysteiden elektroni ketju - mikä se on?

Elektronit ja protonit tärkeä rooli energian koulutuksessa. Ne jännite-eron muodostamiseksi vastakkaisilla puolilla kalvon mitokondrioiden joka tuottaa suunnatun liikkeen hiukkasten - nykyinen. Hengitysteiden ketjun (se ETC, elektroninsiirtoketju) on välittäjänä siirtää positiivisesti varautuneiden hiukkasten intermembrane tilaa ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten paksuus sisäkalvon mitokondrioita.

Pääosassa muodostumista energiaa kuuluu ATP-syntaasi. Tämä monimutkainen energia muuttaa suuntaan protonin liikkeen biokemiallisten energia siteet. Muuten, on lähes samanlainen kuin monimutkainen sijaitsee kloroplastit kasveja.

Ja komplekseja Hengitysketjun entsyymit

Elektronin siirto liittyy biokemiallisia reaktioita, kun läsnä on entsyymiä järjestelmän. Nämä biologisesti aktiivisia aineita, useita kopioita, jotka muodostavat suuria monimutkaisia rakenteita, toimivat välittäjinä elektronien siirtoa.

Komplekseja hengitysteiden ketjun - ovat keskeisiä komponentteja kuljetuksen varattujen hiukkasten. Yhteensä sisemmässä mitokondrion kalvon 4 ovat kuten muodostumista, myös kuten ATP-syntaasi. Kaikki nämä rakenteet on yhteinen tavoite - kääriminen ETC elektronin siirto vedyn protonien intermembrane tilaa ja sen seurauksena, ATP: n synteesiin.

Kompleksi on klusterin proteiinimolekyylien, joiden joukossa ovat entsyymejä, rakenne- ja signalointi proteiineja. Jokainen 4 kompleksien täyttää sen vain hänen ominaisuus, funktio. Katsotaan, mitä tehtäviä ETC esittää näitä rakenteita.

I kompleksi

Elektronien siirtoa sisätilassa mitokondrion kalvon tärkein rooli on hengitysteiden ketjun. Eliminoimalla vety protonit ja elektronit niiden mukana - yksi tärkeimmistä reaktioiden ETC Ensimmäiset kuljetusketjun oletetaan molekyyli NAD * H + (eläimille) tai NADP * H + (kasvit), jota seurasi lohkaisu neljän vedyn protonien. Itse asiassa, koska tämä monimutkainen biokemiallinen reaktio I kutsutaan myös NADH - dehydrogenaasi (nimeltään keskeinen entsyymi).

Koostumus dehydrogenaasi kompleksi rauta-rikki-proteiinit ovat 3 erilaista, ja flaviinimononukleotidi (FMN).

II monimutkainen

Toiminta tämän monimutkaisen ei liity siirtoa vedyn protonien intermembrane tilaan. Päätehtävä tämä rakenne on toimitettava lisää elektroneja elektroninsiirtoketju avulla sukkinaatin hapettumista. Keski-entsyymi monimutkainen - sukkinaatti-ubikinonia oksidoreduktaasi, joka katalysoi pilkkominen elektronien meripihkahappo ja siirto ubikinonin on lipofiilinen.

Toimittaja vedyn protonit ja elektronit toinen kompleksi on myös tuotto * H _2. Kuitenkin, flaviiniadeniinidinukleotidia hyötysuhde on pienempi kuin sen analogien - NAD: n tai NADP * H * H.

Koostumus II koostuu kolmesta eri kompleksin rauta-rikki-proteiineja ja keskeinen oksidoreduktaasientsyymi sukkinaatti.

III monimutkainen

Seuraava komponentti tilin, ETC koostuu sytokromi b ₅₅₆ b _560, ja c _1, sekä rauta-rikki proteiini riski. Työllisyyden Kolmas liittyy siirtoon kaksi vetyatomia protonien intermembrane tilaan, ja elektroneja lipofiilinen ubikinoni sytokromi C

Riski ominaisuus proteiinia on, että se liukenee rasvaa. Muita proteiineja, tämän ryhmän kokoontunut kompleksit hengitysteiden ketjun, vesiliukoinen. Tämä ominaisuus vaikuttaa proteiinin asemassa molekyylien paksuus mitokondrion sisäkalvon.

Kolmannen joukon toimintoja, kuten ubikinonin-sytokromi-c oksidoreduktaasin.

kompleksi IV

Hän sytokromi-hapetin, joka on esitetty lopullinen määränpää on JNE Sen tehtävänä on siirtää elektroneja sytokromi C happiatomit. Sen jälkeen negatiivisesti varautuneita O-atomia reagoi vedyn kanssa protonien muodostaen vettä. Tärkein entsyymi - sytokromi-c oksidoreduktaasin happea.

Rakennetta neljännen Kokonaisuuteen kuuluu sytokromi a, a _3, ja kaksi kupari-atomia. Keskeinen rooli elektronien siirtoa happeen meni sytokromi _3. Vuorovaikutus näiden rakenteiden estyy typpi syanidi ja hiilimonoksidia, globaalissa mielessä, se johtaa päättymiseen ATP-synteesin ja hävittäminen.

ubikinoni

Ubikinoni - vitamiinin kaltaista ainetta, lipofiilistä yhdistettä, joka liikkuu vapaasti kalvon paksuus. mitokondrion hengitysketjun ei voi tehdä ilman tätä rakennetta, eli. k. Se vastaa elektronien kuljetusta komplekseista I ja II monimutkaisia III.

Ubikinoni on bentsokinoni johdannainen. Tämä rakenne voidaan viitata kaavioissa Q kirje tai lyhennettynä LN (lipofiilinen ubikinoni). Hapetus molekyylin johtaa muodostumiseen semikinoni - voimakas hapetin, joka on mahdollisesti vaarallisten solun.

ATP-syntaasi

Pääosassa muodostumista energiaa kuuluu ATP-syntaasi. Tämä rakenne käyttää gribopodobnaya suunnattu energia hiukkasten liike (protonit) muuntaa sen kemialliseksi energiaksi.

Perusajatus, että tapahtuu koko ETC - on hapetus. Hengitysteiden ketju vastaa elektronien kuljetusta mitokondrion kalvon paksumpi ja niiden kertymistä matriisissa. Samanaikaisesti, kompleksit I, III ja IV pumpataan vety protonien intermembrane tilaan. varauseroa sivuilla kalvon johtaa Suuntaisliike protonien kautta ATP-syntaasi. Koska H + syöttää matriisin, elektronit täyttyvät (jotka liittyvät hapen) muodostaen neutraalin aineen solun - vesi.

ATP-syntaasi F0 koostuu ja F1-alayksiköt, jotka yhdessä muodostavat reitittimen molekyyli. F1 koostuu kolmesta kolme alfa- ja beeta-alayksiköitä, jotka yhdessä muodostavat kanavan. Tämä kanava on täsmälleen sama halkaisija, joka on vety protoneja. Kulun kanssa positiivisesti varautuneiden hiukkasten kautta ATP-syntaasi pään F ₀ molekyylien kierretty 360 astetta akselinsa ympäri. Tänä aikana, AMP tai ADP (adenozinmono- ja difosfaatti) on kiinnitetty fosfaatti jäännös, joilla on korkea-sidoksilla, jotka ympäröivät suuri määrä energiaa.

ATP syntaasi löytyy kehossa, ei vain mitokondrioissa. Kasveissa, nämä kompleksit sijaitsevat myös kalvon onteloiden (tonoplast), sekä viherhiukkaseen tylakoidi.

Myös eläinsoluissa ja kasvien ATPaasit ovat läsnä. Niillä on samanlainen rakenne kuin ATP-syntaasi, mutta niiden toiminta on suunnattu poistamisesta fosfaatin tähteiden energian kulutuksen.

Biologinen merkitys Hengitysketjun

Ensinnäkin, lopputuote ETC reaktioita on niin sanottu metabolinen vettä (300-400 ml per päivä). Toiseksi, ATP: n synteesiin ja energian varastointiin biokemiallisten sidoksia molekyylin. Päivänä 40-60 kg adenosiini syntetisoidaan, ja sama on käytetty entsymaattisten reaktioiden soluissa. Elämän yksi molekyyli ATP on 1 minuutti, niin Hengitysketjun on toimia sujuvasti, tarkasti ja ilman virheitä. Muuten, solu kuolee.

Mitokondriot pidetään voimalaitokset tahansa solu. Niiden lukumäärä riippuu energiaa, joita tarvitaan tiettyjen toimintojen. Esimerkiksi neuronit voidaan laskea jopa 1000 mitokondriot jotka usein muodostavat klusterin synaptic niin sanottu plakkia.

Erot Hengitysketjun kasveissa ja eläimissä

Kasveissa, ylimääräinen "voimalaitoksia" solun on viherhiukkaseen. Sisä- kalvon näiden soluelimiin löytyy myös ATP-syntaasi, ja tämä on etu verrattuna eläinsolut.

Myös kasvit voivat selviytyä korkea hiilimonoksidi-, typen ja syanidin vuoksi syanidi-resistenttejä tavalla ETC Hengitysteiden ketju näin päättyy ubikinonia, josta elektronit siirretään suoraan happiatomia. Tämän seurauksena vähemmän ATP syntetisoidaan kuitenkin kasvi voi selvitä vaikeissa olosuhteissa. Eläimet tällaisissa tapauksissa pitkäaikainen altistuminen kuolla.

Voimme verrata tehokkuutta NAD, FAD ja syanidi-resistenttejä polun kautta ATP-indikaattorin muodostumiseen, kun siirretään 1 elektroni.

• NAD: n tai NADP muodostettu 3 ATP-molekyyliä;
• FAD on muodostettu kaksi ATP-molekyyliä;
• syanidia muodostaa 1 kestävä polku ATP-molekyylin.

Evolutionary merkitys ETC

Kaikille eukaryoottiorganismeilla, merkittävä energianlähde on Hengitysketjun. Biokemia ATP synteesi solussa on jaettu kahteen tyyppiin, substraattifosforylaation ja oksidatiivinen fosforylaatio. ETC käytetään synteesissä toisen tyypin energia, eli. E. Koska redox reaktioita.

Prokaryoottisissa organismeissa ATP muodostetaan vain substraattifosforylaation glykolyysiin vaiheessa. Kuusihiilistä sokerit (edullisesti glukoosin) reaktioon osallistuvien aikana, ja lähtö solu vastaanottaa kaksi ATP-molekyyliä. Tämän tyyppinen energia pidetään kaikkein primitiivinen synteesi, eli. K. Eukaryootit oksidatiivisen fosforylaation aikana muodostuu 36 ATP-molekyylejä.

Kuitenkaan tämä ei tarkoita, että nykypäivän kasvit ja eläimet ovat menettäneet kyvyn tifosforylaation. Juuri tällainen ATP valmistuksessa oli vain yksi niistä kolmesta vaiheesta energiantuotannon solussa.

Glykolyysivaiheen eukaryooteissa tapahtuu sytoplasmassa solun. On kaikki tarvittavat entsyymit, jotka voivat pilkkoa glukoosin kaksi molekyyliä palorypälehapon , jolloin muodostuu 2 ATP-molekyyliä. Kaikki seuraavat vaiheet tapahtuvat mitokondriomatriksiin. Krebsin kierron, tai trikarboksyylihappokicrron, kuten tapahtuu mitokondrioissa. Tämä suljettu ketjureaktion seurauksena, jotka syntetisoivat NAD ja FAD * H * H2. Näitä molekyylejä voidaan käyttää kestot YMS