Dýchacie reťazec: funkčné enzýmy

Všetky biochemické reakcie v bunkách akéhokoľvek organizme vyskytujú s výdajom energie. Dýchacie reťazec - sekvenciu špecifické štruktúry, ktoré sú umiestnené na vnútornej membráne mitochondrií a slúži k tvorbe ATP. Adenozín je univerzálny zdroj energie a môže sa hromadiť na 80 až 120 kJ.

Respiračné elektrón reťazca - čo to je?

Elektróny a protóny hrajú dôležitú úlohu vo vzdelávaní v oblasti energie. Vytvárajú rozdiel napätia na opačných stranách membrány mitochondrií, ktoré vytvára smerujúce pohyb častíc - aktuálne. Dýchacie reťazec (to ETC, transport elektrónov reťazca) je mediátorom prenosu kladne nabitých častíc v priestore intermembrane a záporne nabitých častíc v hrúbke vnútornej membrány mitochondrií.

Hlavnú úlohu pri tvorbe energie, patrí do ATP-syntázy. Táto komplexná sada energia mení smer protónovej pohybu v biochemických energetických väzieb. Mimochodom, je takmer totožný s komplex sa nachádza v chloroplastoch rastlín.

A komplexy enzýmov dýchacieho reťazca

prenos elektrónov je sprevádzaný biochemických reakcií v prítomnosti enzýmového systému. Tieto biologicky aktívne látky, veľa kópií, ktoré tvoria veľké komplexné štruktúry, slúži ako sprostredkovatelia v prenose elektrónov.

Komplexy dýchacieho reťazca - sú základné komponenty transportu nabitých častíc. Celkom vo vnútornej mitochondriálnej membrány 4 sú také formácie, rovnako ako ATP syntázy. Všetky tieto konštrukcie majú spoločný cieľ - obal ETC prenos elektrónov vodíkových protónov v priestore intermembrane a, v dôsledku toho, syntézu ATP.

Komplex je zhluk proteínových molekúl, medzi ktorými sú enzýmy, štrukturálne a signalizačné proteíny. Každá zo 4 komplexov plní svoju len jeho charakteristickú funkciu. Pozrime sa, ktoré úlohy v ETC prezentovať tieto štruktúry.

komplex I

Prenos elektrónov v interiéri mitochondriálnej membrány hlavnú úlohu hrá dýchacieho reťazca. Eliminačnej reakcie vodíka protóny a elektróny, ktoré ich sprevádzajú - je jedným z hlavných reakcií APOD Prvý súbor dopravného reťazca predpokladá molekuly NAD * H + (u zvierat) alebo NADP * H + (rastliny), nasledovanou štiepením štyroch vodíkových protónov. V skutočnosti, vzhľadom k tejto zložitej biochemické reakcie I sa tiež nazýva NADH - dehydrogenázy (pomenovaný centrálnej enzým).

Skladba dehydrogenázy železo síry proteíny zahŕňajú 3 druhov a flavínmononukleotidu (FMN).

komplex II

Prevádzka tohto komplexu nezahŕňa prevod vodíkových protónov v priestore intermembrane. Hlavnou funkciou tejto štruktúry je dodávať ďalšie elektróny elektrónového transportného reťazca pomocou sukcinát oxidácie. Centrálne enzýmový komplex - sukcinát-ubichinon oxidoreduktázy, ktorá katalyzuje štiepenie elektrónov z kyseliny jantárovej a ich odovzdanie do ubichinónu je lipofilný.

Dodávateľ vodíka protóny a elektróny do druhého komplexu je FAD * _H2. Avšak, Flavin adenín dinukleotid účinnosť menšia ako je jeho analógov - NAD alebo NADP * H * H.

Zloženie II sa skladá z troch druhov komplexu železo-sírnych proteínov a centrálne oxidoreduktázový enzým sukcinátu.

komplex III

Ďalším prvkom účtu, ETC sa skladá z cytochrómu b ₅₅₆ b _560, a c _1, ako aj Fes Protein rizík. Zamestnanosti tretej sady je spojený s prevodom dvoch vodíkových protónov v priestore intermembrane, a elektróny z lipofilný ubichinónu k cytochrómu C.

Funkcia riziko bielkovín je, že sa rozpúšťa v tukoch. Ďalšie proteíny z tejto skupiny, ktorý sa stretol v komplexoch dýchacieho reťazca, rozpustné vo vode. Táto funkcia má vplyv na polohu molekúl proteínu v hrúbke vnútornej mitochondriálnej membrány.

Tretia sada funkcií, ako ubichinon-cytochróm c oxidoreduktasy.

komplex IV

On cytochróm antioxidačný komplex, ktorý je konečný cieľ v ETC. Jeho úlohou je prenášať elektróny z cytochrómu c na atómy kyslíka. Následne záporne nabité atómy O bude reagovať s vodíkovými protóny za vzniku vody. Hlavný enzým - cytochróm c oxidoreduktasy kyslík.

Štruktúra štvrtého komplexu obsahuje cytochróm a, a _3, a dva atómy medi. Ústrednú úlohu v prenose elektrónov na kyslík šiel cytochrómu _3. Interakcie týchto štruktúr je potlačená kyanid dusíka a oxid uhoľnatý, sa v celosvetovom meradle, to vedie k ukončeniu syntézy ATP a deštrukcie.

ubiquinónu

Ubichinon - vitamín-ako látka, lipofilné zlúčeniny, ktorý sa voľne pohybuje v hrúbke membrány. mitochondriálnej respiračné reťazec sa nezaobíde bez tejto štruktúry, tj. k. Je zodpovedný za transport elektrónov z komplexov I a II komplexu III.

Ubichinon je benzochinón derivát. Táto štruktúra môže byť uvedená v Schémy Q písmenom alebo skrátene LN (lipofilný ubichinónu). Oxidácie molekuly vedie k semichiónové - silné oxidačné činidlo, ktoré je potenciálne nebezpečný pre bunku.

ATP sYNTÁZA

Hlavnú úlohu pri tvorbe energie, patrí do ATP-syntázy. Táto konštrukcia využíva gribopodobnaya energie smeruje pohyb častíc (protónov), previesť ju na chemickú energiu.

Základný proces, ktorý sa vyskytuje po celom ETC - je oxidácia. Dýchacie reťazec je zodpovedný za transportu elektrónov v mitochondriálnej membrány silnejší a ich hromadenie v matrici. Súčasne, komplexy I, III a IV sa čerpá vodíkových protónov v priestore intermembrane. náboj rozdiel na stranách membrány vedie k smerový pohyb protóny cez ATP syntázy. Vzhľadom k tomu, H + vstup do matrice, ak sú splnené elektróny (ktoré sú spojené s kyslíkom) pre vytvorenie neutrálne látku pre bunku - vody.

ATP SYNTÁZA F0 sa skladá z a F1 podjednotky, ktoré dohromady tvoria smerovača molekuly. F1 sa skladá z troch troch alfa a beta podjednotky, ktoré spoločne tvoria kanál. Tento kanál má presne rovnaký priemer, ktoré majú vodíkové protóny. S priechodom pozitívne nabitých častíc cez ATP syntázy hlavy F ₀ molekuly je skrútený o 360 stupňov okolo svojej osi. Počas tejto doby, AMP alebo ADP (adenozinmono- a difosfát) sú pripojené fosfátový zvyšok s vysoko energetických väzieb, ktoré obklopujú veľké množstvo energie.

ATP SYNTÁZA sa nachádzajú v ľudskom tele, a to nielen v mitochondriách. V rastlinách, tieto komplexy sú tiež umiestnené na membráne vakuol (tonoplast), ako aj chloroplastu thylakoids.

Tiež u zvierat sú prítomné bunky a rastlinné ATPázy. Majú podobné usporiadanie ako na ATP syntázy, ale ich pôsobenie je zamerané na odstránenie fosfátových zvyškov na výdavky energie.

Biologický význam dýchacieho reťazca

Po prvé, konečný produkt ETC reakcia je takzvaný metabolický voda (300-400 ml za deň). Po druhé, syntéza ATP a skladovanie energie v biochemických väzieb v molekule. V deň je 40-60 kg adenozín syntetizované, a rovnaký je používaný v enzymatických reakciách bunkách. Život jednej molekuly ATP je 1 minúta, takže dýchacie reťazec musí pracovať hladko, presne a bez chýb. V opačnom prípade sa bunka zomrie.

Mitochondrie sú považované elektrárne akékoľvek bunke. Ich počet závisí na energiu, ktoré sú potrebné pre niektoré funkcie. Napríklad, neuróny možno počítať až 1000 mitochondrie, ktoré často tvoria klastra v synaptickej tzv plaku.

Rozdiely medzi dýchacieho reťazca v rastlinách a zvieratách

V rastlinách, ďalšie "elektrárne" z bunky je chloroplastu. Na vnútornej membráne týchto organel sa nachádzajú tiež ATP syntázy, a to je výhoda oproti živočíšnymi bunkami.

Tiež rastliny môžu prežiť vo vysokej koncentrácii oxidu uhoľnatého, dusíka a kyanidom v dôsledku kyanid rezistentná spôsobom v ETC. Dýchacie reťazec tak končia na ubichinónu, z ktorej elektróny sú priamo prevedené na atómy kyslíka. Výsledkom je, že menej ATP sa syntetizuje však rastlina môže prežiť nepriaznivé podmienky. Zvieratá v takých prípadoch, dlhodobé vystavenie zomrieť.

Môžeme porovnať účinnosť NAD, FAD a kyanid rezistentná cesta tvorbou indikátora ATP pri prevode 1 elektrón.

• s NAD alebo NADP, tvorenej 3 molekulami ATP;
• FAD je vytvorený s dvoma molekulami ATP;
• kyanidu vytvára 1 udržateľnú cestu ATP molekulu.

Evolučný význam ETC

Pri všetkých eukaryotických organizmov, je hlavným zdrojom energie je dýchací reťazec. Biochémia syntézy ATP v bunke sa delí na dva typy, substrátu fosforylácie a oxidatívny fosforylácie. ETC sa používa pri syntéze druhého typu energie, tj. E. keďže oxidačno redukčných reakcií.

V prokaryotických organizmoch ATP vytvorená iba fosforyluje substrátu glykolýzu fáze. Šesť cukrov uhlíka (s výhodou glukóza), ktoré sa podieľajú na reakčnom cykle, a výstupné bunka prijíma dve molekuly ATP. Tento druh energie, je považovaný za najprimitívnejšie syntézy, tj. K. eukaryotes počas oxidatívny fosforylácie tvorená 36 ATP molekúl.

Avšak, toto neznamená, že dnešné rastliny a živočíchy stratili schopnosť substrátu fosforylácie. Práve tento typ syntézy ATP bol iba jeden z troch fáz výroby energie v bunke.

Glykolýza v eukaryoty prebieha v cytoplazme bunky. K dispozícii sú všetky potrebné enzýmy, ktoré môžu štiepia glukózu na dvoch molekúl Kyselina Pyrohroznová za vzniku 2 molekuly ATP. Všetky následné kroky prebiehajú v mitochondriálnej matrix. Krebsov cyklus alebo cyklus trikarboxylových kyselín, ako je tomu v mitochondriách. Tento uzavretý reťazovej reakcie, v dôsledku ktorej syntetizujú NAD a FAD * H * H2. Tieto molekuly budú použité ako prídavný materiál v ETC.