Lanca dišnih: funkcionalne enzimi

Svi biokemijskih reakcija u stanicama bilo kojeg organizma pojaviti s potrošnji energije. Respiratorni lanac - a specifične strukture sekvence koje se nalaze na unutrašnjoj membrani mitohondrija i služe za formiranje ATP. Adenozin je svestran izvor energije i mogu skupiti 80 do 120 kJ.

Dišni elektron lanac - što je to?

Elektroni i protoni imaju važnu ulogu u energetskom obrazovanju. Oni stvaraju razliku napona na suprotnim stranama membrane mitohondrija koji generira usmjereno gibanje čestica - tekuće. Respiratornog lanca (što ETC, elektronska transporta lanca) je posrednik u prijenosu pozitivno nabijenih čestica u intermembrane prostoru i negativno nabijenih čestica u debljine unutarnje membrane mitohondrija.

Glavnu ulogu u formiranju energije pripada ATP-sintaze. Ovaj kompleks set energije mijenja smjer protona pokreta u biokemijskim energetskim vezama. Usput, gotovo je identičan kompleks se nalazi u kloroplastima biljaka.

I kompleksi lanca enzima dišnih

Elektron prijenos pratnji biokemijskih reakcija u prisutnosti enzima sustava. Ovi biološki aktivnih tvari, mnoge kopije kojih čini velike složene strukture, služe kao posrednici u prijenosu elektrona.

Kompleksi respiratornog lanca - središnji komponente transport nabijenih čestica. Ukupno je u unutrašnjem mitohondrijskoj membrani 4 su takve formacije, kao i ATP sintaze. Sve ove strukture dijele zajednički cilj - umatanje ENC prijenosa elektrona vodikovih protona u intermembrane prostora i, kao posljedica toga, sintezu ATP-a.

Kompleks je nakupina molekula proteina, među kojima su enzimi, strukturne i signalnih proteina. Svaka od 4 kompleksa ispunjava svoju samo njegov karakterističan, funkciju. Da vidimo koje poslove u ETC predstaviti ove strukture.

I kompleks

Prijenos elektrona u unutrašnjosti mitohondrijske membrane glavnoj ulozi glumi respiratornog lanca. Reakcija uklanjanja vodika protona i elektrona ih prate - jedan je od glavnih reakcijama itd Prvi set transportnom lancu pretpostavlja molekule NAD * H + (kod životinja) ili NADP (H + * biljke), a zatim cijepanjem četiri vodikovih protona. Zapravo, zbog ove složene biokemijske reakcije I također naziva NADH - dehidrogenaze (nazvan središnje enzima).

Sastav dehidrogenaze kompleks proteina je željezo-sumpor uključuju 3 vrste i Flavin Mononukleotid (FMN).

II kompleks

Rad ovog kompleksa ne uključuje prijenos vodika protona u intermembrane prostoru. Osnovna funkcija ove strukture je da je dodatna elektrona na elektron transportnom lancu pomoću sukcinata oksidacije. Središnji enzimski kompleks - sukcinata-ubikinon oksidoreduktaza, koja katalizira cijepanje elektrona iz jantarna kiselina i prijenosu u ubikinona lipofilni.

Dobavljač vodikovih protona i elektrona na drugog kompleksa je FAD * _H2. Međutim, Flavin adenin dinukleotidni efikasnost manju nego što je od njegovih analoga ili - NAD NADP + H * H.

Pripravak II sastoji se od tri vrste složenih proteina željezo-sumpor i središnjeg oksidoreduktaza enzima sukcinata.

III kompleksa

Sljedeća komponenta računa itd sastoji citokroma b ₅₅₆ b _{560 i} c _1, kao i željezo-sumpor proteina rizika. Zapošljavanje u trećem setu je povezan s prijenosom protona dva vodika na intermembrane prostoru i elektroni iz lipofilni ubikinonom u citokroma C

značajka rizik od proteina je da se otapa u masti. Drugi proteini ove skupine koji se susreli u kompleksima respiratornog lanca, topljiv u vodi. Ova značajka utječe na položaj molekula proteina u debljini unutarnjeg mitohondrijske membrane.

Treći skup funkcija kao ubikinon-citokrom c oksidoreduktaza.

kompleks IV

On citokrom-oxidant kompleks koji je konačno odredište u ITD Njegov je zadatak za prijenos elektrona od citokroma c za atomima kisika. Naknadno negativno nabijeni O atoma reagirati s vodikom da se dobije protona vode. Glavni enzim - citokroma c oksidoreduktaza kisik.

Struktura četvrtog kompleksa sadrži citokrom A, A _3, i dva atoma bakra. Središnju ulogu u prijenosu elektrona na kisik ode citokroma a _3. Interakcija ovih objekata je potisnut dušika cijanid i ugljični monoksid, u globalnom smislu, to dovodi do prestanka sinteze ATP i uništenja.

ubiquinone

Ubikinon - vitamin kao tvar, lipofilni spoj, koji se slobodno pomiče u debljini membrane. mitohondrijski respiratorni lanac ne mogu bez te strukture, tj. k. On je odgovoran za transport elektrona iz kompleksa I i II kompleksa III.

Ubikinon je benzokinon derivat. Ova struktura može biti iz Sheme Q slova ili skraćenom LN (lipofilni ubikinona). Oksidacija molekule dovodi do stvaranja semiquinone - jaki oksidans, što je potencijalno opasno za stanice.

ATP sintaze

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

Osnovni proces koji se javlja u cijelom itd - je oksidacija. Respiratorni lanac je odgovoran za transport elektrona u membrani mitohondrija deblji i njihovo akumuliranje u matrici. Istovremeno, kompleksi I, III i IV se pumpa vodikove protona u intermembrane prostoru. naknada razlike na strane membrane dovodi do smjera kretanja protona kroz ATP sintaze. Jer H + unijeti matricu, elektrona su ispunjeni (koje su povezane s kisikom), kako bi se dobio neutralni tvar za stanice - voda.

ATP sintetaze F0 se sastoji od i F1 podjedinice koji zajedno tvore usmjerivač molekula. F1 se sastoji od tri tri alfa i beta podjedinica, koje zajedno formiraju kanal. Ovaj kanal ima točno isti promjer, koji imaju vodikove protone. Sa protokom pozitivno nabijenih čestica kroz ATP sintaze glave F ₀ molekule se zakrene za 360 stupnjeva oko svoje osi. Tijekom tog vremena, u AMP i ADP (adenozinmono- i difosfatne) vezani fosfatni ostatak s visokim energetskim vezama, koji okružuju veliku količinu energije.

ATP sintaze se nalaze u tijelu, a ne samo u mitohondrijima. U biljkama, ti kompleksi se također nalazi na membrani (vakuola tonoplast), kao i kloroplasta thylakoids.

Također u životinje su prisutne stanice i postrojenja ATPases. Oni imaju sličnu strukturu kao što je ATP sintaze, ali njihovo djelovanje je usmjereno na eliminaciju fosfatnih ostataka na troškovima energije.

Biološki značenje respiratornog lanca

Prvo, krajnji produkt reakcije je ETC tzv metaboličke voda (300-400 ml dnevno). Drugo, sinteza ATP i energije skladištenja u biokemijskim veza molekule. Na dan 40-60 kg adenozina sintetizira, a isti se koristi enzimska reakcija stanicama. Život jedne molekule ATP-a je 1 minuta, tako da je respiratorni lanac mora raditi glatko, točno i bez grešaka. Inače, stanica će umrijeti.

Mitohondriji smatraju elektrane od bilo koje stanice. Njihov broj ovisi o energiji koje su potrebne za određene funkcije. Na primjer, neuroni može računati do 1000 mitohondrija koji često čine klaster u sinaptičke tzv ploča.

Razlika između respiratornog lanca u biljkama i životinjama

U biljaka, dodatni „elektrane” od stanice je kloroplasta. Na unutarnjoj membrani tih organela također naći ATP sintaze, a to je prednost nad životinjskim stanicama.

Također biljke mogu preživjeti u visokim koncentracijama ugljik monoksida, dušika i cijanida zbog cijanida otpornog način u ITD Respiratorni lanac čime završava ubikinonom, od kojih elektroni izravno prenose na atomima kisika. Kao rezultat toga, manje ATP se sintetizira, međutim, biljka može preživjeti nepovoljne uvjete. Životinje u takvim slučajevima, produljena izloženost umrijeti.

Možemo usporediti učinkovitost NAD, FAD i cijanida otporna na putu kroz ATP formiranja pokazatelja prilikom prijenosa 1 elektron.

• s NAD ili NADP formirana 3 molekule ATP;
• FAD oblikovan s dvije molekule ATP;
• cijanida tvori 1 održive ATP molekula.

Evolucijska značaj ETC

Svim eukariotskim organizmima, glavni izvor energije je respiratorni lanac. Biokemija ATP sinteze u stanici je podijeljena u dva tipa, fosforilacije supstrata i oksidativne fosforilacije. ENC se koristi u sintezi druge vrste energije, tj. E. S obzirom na redoks reakcije.

U prokariotskih organizama ATP nastaje samo fosforilacijom supstrata u stupnju glikolize. Šest atoma (poželjno šećeri glukoza) koji su uključeni u reakcijskog ciklusa, a izlaz stanica prima dvije molekule ATP. Ova vrsta energije smatra najprimitivnijih sinteze, tj. K. eukariota tijekom oksidativne fosforilacije nastaje 36 ATP molekule.

Međutim, to ne znači da su današnji biljke i životinje izgubili sposobnost podloge fosforilaciju. Samo ova vrsta sinteze ATP bio jedini od tri faze proizvodnje energije u stanici.

Glikoliza u eukariota odvija u citoplazmi stanice. Su svi potrebni enzimi koji se cijepaju glukoze dvije molekule piruvinske kiseline kako bi se dobilo 2 molekula ATP. Svi sljedeći koraci odvijaju u mitohondrijske matrice. Krebs ciklusa ili ciklusa trikarboksilna kiselina, kao što se događa u mitohondrijima. To zatvoreno lančane reakcije zbog koje sintetiziraju i NAD FAD * * H H2. Ove molekule će se koristiti kao potrošnog u ITD