Dihalna veriga: funkcionalne encimi

Vse biokemične reakcije v celicah koli organizma pride s porabo energije. Dihalna veriga - sekvenčno specifične strukture, ki se nahajajo na notranji membrani mitohondrijev in služijo za tvorbo ATP. Adenozin je vsestranski vir energije in se lahko akumulirajo 80 do 120 kJ na.

Dihal elektronov verige - kaj je to?

Elektroni in protoni igrajo pomembno vlogo v energetskem izobraževanju. Ustvarjajo razliko napetosti na nasprotnih straneh membrane mitohondrijev, ki ustvarja usmerjeno gibanje delcev - tekočem. Dihalna veriga (to ETC transport elektronov veriga) je posrednik pri prenosu pozitivno nabitih delcev v prostoru intermembrane in negativno nabitih delcev v debelini notranje membrane mitohondrijev.

Glavna vloga pri tvorbi energije pripada ATP-sintaze. Ta kompleks sklop energije spremeni smer gibanja protona v biokemijskih energetskih vezi. Mimogrede, je skoraj identična je kompleks se nahaja v kloroplastih rastlin.

In kompleksi verige encimov dihal

Elektronsko prenos spremlja biokemičnih reakcij v prisotnosti encimskega sistema. Te biološko aktivne snovi, toliko izvodov, od katerih predstavljajo velike kompleksne strukture, služijo kot posredniki pri prenosu elektronov.

Kompleksi respiratornega verige - so osrednji sestavni del prevoz nabitih delcev. Skupaj v notranji mitohondrijski membrani 4 so tako postavitev, kot tudi ATP sintazo. Vsi ti objekti imajo skupen cilj - zavijanje ETC prenos elektronov vodikovih protonov v intermembrane prostor, posledično sintezo ATP.

Kompleks je skupek proteinskih molekul, med katerimi so encimi, strukturni in signalne proteine. Vsaka od 4 kompleksov izpolnjevanju svoje samo svojo značilno, funkcijo. Poglejmo, katere naloge v ETC predstaviti te strukture.

kompleks I

Prenos elektronov v notranjosti mitohondrijske membrane glavno vlogo igra dihalne verige. Izločanje reakcijo vodikovih protonov in elektronov jih spremljajo - ena od glavnih reakcij ETC. Prvi niz transportne verige prevzame molekule NAD * H + (pri živalih) ali NADP * H + (rastline), čemur sledi cepitev štirih vodikovih protonov. Pravzaprav, zaradi te kompleksne biokemijske reakcije I imenuje tudi NADH - dehidrogenaze (imenovan Srednji encim).

Sestavek dehidrogenaze kompleksne železo-žveplovih beljakovinam vključuje 3 vrste in Flavin mononukleotida (FMN).

kompleks II

Delovanje tega kompleksa ne vključuje prenosa vodikovih protonov v intermembrane prostoru. Glavna naloga te strukture je zagotoviti dodatno elektronov v elektronski transportni verigi z sukcinata oksidacijo. Srednja encim kompleks - sukcinat-ubikinon Oksidoreduktaza, ki katalizira cepitev elektronov iz jantarne kisline, ter jih posreduje ubikinona je lipofilno.

Dobavitelj vodikovih protonov in elektronov v drugem kompleksu je tudi FAD * H _2. Vendar flavinadenindinukleotid učinkovitost manjša od njegovih analogov - NAD ali NADP * H * H.

Sestavek II je sestavljen iz treh vrst kompleksnih železo-žveplovih proteinov in centralnega Oksidoreduktaza encima sukcinat.

kompleks III

Naslednji del računa, ETC je sestavljen iz citokroma b ₅₅₆ b _560, in c _1, kot tudi železo, žveplo proteina tveganja. Zaposlovanje tretjega niza je povezan s prenosom dveh vodikovih protonov v intermembrane prostoru, in elektroni iz lipofilne ubikinona na citokrom C.

značilnost tveganje beljakovin je, da se raztopi v maščobe. Drugi proteini to skupino izpolnjene v kompleksih dihal verige, vodotopnim. Ta funkcija vpliva na položaj proteinskih molekul v debelino notranje mitohondrijske membrane.

Tretji sklop funkcij, kot ubikinon-citokrom c oksidoreduktazo.

kompleks IV

On citokrom-oksidant kompleks, da je končni cilj v ETC. Njena naloga je, da prenese elektrone iz citokroma c za kisikovih atomov. Kasneje bo negativno nabite O atoma reagira s protoni vodikovimi da se tvori voda. Glavni encim - citokrom c Oksidoreduktaza kisik.

Struktura četrtega kompleksa citokrom A, _A3, in dva bakrene atoma. Osrednjo vlogo pri prenosu elektronov na kisik sta citokrom na _3. Interakcijo teh struktur zavirajo dušika cianid in ogljikov monoksid, v globalnem smislu, da vodi do prenehanja sinteze ATP in uničenje.

ubikinon

Ubikinon - vitamin podobna snov, lipofilna spojina, ki prosto premika v debelini membrane. mitohondrijska dihalna veriga ne more brez te strukture, tj. k. je odgovorna za transport elektronov iz kompleksov I in II na kompleks III.

Ubikinon je benzokinon derivat. Ta struktura se lahko iz sheme Q pismu ali skrajšano LN (lipofilne ubikinon). Oksidacija molekule vodi do tvorbe semiquinone - močan oksidant, ki je lahko nevarno za celico.

ATP sintaza

Glavna vloga pri tvorbi energije pripada ATP-sintaze. Ta struktura uporablja gribopodobnaya energetsko usmerjeno gibanje delcev (protonov), ki ga pretvori v kemično energijo.

Osnovni proces, ki se pojavlja v celotnem ETC - oksidacija. Veriga dihalne je odgovoren za transport elektronov v mitohondrijski membrani debelejši in njihovo kopičenje v matriksu. Hkrati so kompleksi I, III in IV črpamo vodikovih protonov v intermembrane prostoru. Plačilo razlike na straneh membrane povzroči usmerjenim gibanjem protonov skozi sintaze ATP. Ker H + vstop v matriks, ali so izpolnjeni elektroni (ki so povezane s kisikom), da se tvori nevtralno snov za celico - vode.

ATP sintaza F0 sestavljajo in F1 podenot, ki skupaj tvorita usmerjevalnik molekulo. F1 je sestavljen iz treh treh alfa in beta podenote, ki skupaj tvorijo kanal. Ta kanal je popolnoma enak premer, ki ima vodikov protone. S prehodom pozitivno nabitih delcev skozi sintazo glave ATP f pomeni ₀ molekule zasukana za 360 stopinj okoli svoje osi. V tem času, da AMP ali ADP (adenozinmono- in difosfat) sta vezana, ostanek fosfata z visoko energetsko vezi, ki obkrožajo veliko energije.

ATP sintaza najdemo v telesu, ne le v mitohondrijih. Pri rastlinah so ti kompleksi se prav tako nahaja na membrani votlinic (tonoplast), kot tudi kloroplastnega thylakoids.

Tudi živali so prisotne celice in rastlinskih ATPaze. Imajo podobno strukturo, kot da na sintaze ATP, vendar je njihova akcija je usmerjena na odpravo ostankov fosfatov za izdatke energije.

Biološko pomen dihalne verige

Prvič, končni produkt ETC reakcije je tako imenovani metabolična vodo (300-400 ml na dan). Drugič, sinteza ATP in energije skladiščenje v biokemičnih vezi molekule. Na dan 40-60 kg adenozin sintetiziramo, in isto se uporablja v encimskih reakcij celicah. Življenjska ene molekule ATP je 1 minuto, tako da mora respiratorne verige delujejo brezhibno, natančno in brez napak. V nasprotnem primeru, se bo celica umre.

Mitohondriji se šteje elektrarn katerekoli celice. Njihovo število je odvisno od energije, ki so potrebne za nekatere funkcije. Na primer, lahko nevroni šteti do 1000 mitohondrij ki pogosto tvorijo skupino v sinaptičnih tako imenovane plaka.

Razlike med dihalne verige v rastlinah in živalih

V rastlinah, dodatnih "elektrarne" v celici je kloroplastov. Na notranji membrani teh organelov najdemo tudi ATP sintazo, kar je prednost pred živalske celice.

Tudi rastline lahko preživijo v visokih koncentracijah ogljikovega monoksida, dušika in cianidom zaradi cianida odporne način v ETC. Dihalna veriga tako konča pri ubikinona, iz katerih se elektroni neposredno prenaša na kisikovih atomov. Kot rezultat, manj je ATP sintetiziramo pa rastlina lahko preživijo neugodne razmere. Živali v takih primerih, dolgotrajna izpostavljenost umreti.

Pri prenašanju 1 elektron lahko primerjamo učinkovitosti NAD, FAD in cianida odporne sredino s tvorbo indikatorja ATP.

• z NAD ali NADP, ki jo sestavljajo 3 molekulami ATP;
• FAD tvorjen z dvema molekulama ATP;
• cianida tvori 1 trajnostno molekulo pot ATP.

Evolucijska pomen ETC

Za vse evkariontskih organizmov, ki je pomemben vir energije, je dihalna veriga. Biochemistry sintezo ATP v celici je razdeljen v dve vrsti, substratne fosforilacije in oksidativne fosforilacije. ETC se uporablja pri sintezi druge vrste energije, in sicer. E. zaradi redoks reakcije.

Prokariontskih organizmov ATP tvorjen le v substratu fosforilacijo v stopnji glikolize. Šest-ogljikove sladkorji (prednostno glukoze) vključena v reakcijskem ciklu, in izhod celica prejme dva molekul ATP. Ta vrsta energije se šteje, da je najbolj primitivne sinteze, tj. K. evkariontih med oksidativne fosforilacije tvorjen 36 ATP molekul.

Vendar pa to ne pomeni, da so današnji rastline in živali izgubila sposobnost substrata fosforilacijo. Samo ta vrsta sinteze ATP je bil le eden od treh faz proizvodnje energije v celici.

Glikoliza pri evkariontih poteka v citoplazmi celice. Obstajajo vse potrebne encime, ki so lahko cepijo glukoze na dve molekuli piruvične kisline , da se tvori 2 molekuli ATP. Vse nadaljnje korake potekala v mitohondrijski matrici. Krebsov ciklus ali cikel trikarboksilne kisline, kot se pojavi v mitohondrijih. Ta zaprti verižne reakcije, zaradi katerih sintetizira NAD in FAD * H * H2. Te molekule se bo uporabljal kot potrošnega v ETC.