Სასუნთქი ჯაჭვის ფუნქციური ფერმენტების

ყველა ბიოქიმიური რეაქციების საკნები ნებისმიერი ორგანიზმი მოხდეს ენერგიის დახარჯვას. სასუნთქი ჯაჭვის - თანმიმდევრობა კონკრეტული სტრუქტურები, რომლებიც განლაგებულია შიდა გარსის mitochondria და ემსახურება ფორმირების ATP. Adenosine არის მრავალმხრივი ენერგორესურსების და შეიძლება დაგროვება 80 120 კჯ.

რესპირატორული electron ჯაჭვი - რა არის ეს?

ელექტრონები და პროტონები ითამაშოს მნიშვნელოვანი როლი ენერგიის განათლება. ისინი ქმნიან ძაბვის სხვაობა მოპირდაპირე მხარეს გარსის მიტოქონდრიებზე, წარმოშობს რეჟისორი შუამდგომლობა ნაწილაკების - მიმდინარე. სასუნთქი ჯაჭვის (ეს ETC, ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვის) არის შუამავალი გადაცემის დადებითად დამუხტული ნაწილაკების intermembrane სივრცე და უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების სისქე შიდა გარსის mitochondria.

მთავარი როლი ფორმირების ენერგიის ეკუთვნის ATP-სინთაზას. ეს კომპლექსი ენერგიის ცვლის მიმართულებით პროტონული მოძრაობის ბიოქიმიური ენერგია კავშირები. სხვათა შორის, თითქმის იდენტურია კომპლექსი მდებარეობს chloroplasts მცენარეები.

და კომპლექსები სასუნთქი ჯაჭვის ფერმენტების

Electron გადაცემის თან ახლავს ბიოქიმიური რეაქციების თანდასწრებით ფერმენტული სისტემის. ეს ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებები, ბევრი ასლები, რომლებიც დიდი კომპლექსი სტრუქტურების, შუამავლობითაც გადაცემის ელექტრონები.

კომპლექსები სასუნთქი ჯაჭვის - ცენტრალური კომპონენტია სატრანსპორტო დამუხტული ნაწილაკების. სულ შიდა mitochondrial გარსის 4 წარმონაქმნის, ისევე როგორც ATP სინთაზას. ყველა ამ სტრუქტურებში საერთო მიზანი - შეფუთვა ETC ელექტრონული გადაცემის წყალბადის პროტონებისა წელს intermembrane სივრცე და, როგორც შედეგი, სინთეზია ATP.

კომპლექსი არის კასეტური ცილის მოლეკულა, რომელთა შორის არიან ფერმენტები, სტრუქტურული და სასიგნალო ცილები. თითოეული 4 კომპლექსები ასრულებს თავის მხოლოდ მისთვის დამახასიათებელი, ფუნქცია. ვნახოთ, რომელი ამოცანები ETC წარმოადგინოს ამ სტრუქტურებში.

I კომპლექსი

გადაცემის ელექტრონები ინტერიერი mitochondrial გარსის მთავარი როლი ითამაშა, რომელსაც სასუნთქი ჯაჭვი. აღმოფხვრის რეაქცია წყალბადის პროტონებისა და ელექტრონების მათი თანმხლები - ერთ-ერთი მთავარი რეაქციები და ა.შ. პირველი კომპლექტი სატრანსპორტო ჯაჭვის იღებს მოლეკულა NAD * H + (ცხოველები) ან NADP * H + (მცენარეები), რასაც მოჰყვა გახლეჩის ოთხი წყალბადის პროტონები. სინამდვილეში, იმის გამო, რომ ამ რთული ბიოქიმიური რეაქცია, მე ასევე მოუწოდა NADH - dehydrogenase (სახელად ცენტრალური ფერმენტის).

შემადგენლობა dehydrogenase კომპლექსი რკინის გოგირდოვანი ცილების მოიცავს 3 სახის, და Flavin mononucleotide (FMN).

II კომპლექსი

ოპერაცია ამ რთული არ ყოფილა გადაცემის წყალბადის პროტონებისა წელს intermembrane სივრცეში. მთავარი ფუნქცია ამ სტრუქტურის მიაწოდოს დამატებითი ელექტრონების ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვის საშუალებით succinate დაჟანგვის. ცენტრალური ფერმენტული კომპლექსის - succinate-ubiquinone oxidoreductase, რომელიც კატალიზირებას გახლეჩის of ელექტრონები succinic მჟავა და გადარიცხვის ubiquinone არის lipophilic.

მიმწოდებელი წყალბადის პროტონებისა და ელექტრონების მეორე კომპლექსი ასევე fad * H _2. თუმცა, Flavin ადენინი dinucleotide ეფექტურობა ნაკლებია, ვიდრე მისი ანალოგის - NAD ან NADP * H * H.

შემადგენლობა II შედგება სამი სახის კომპლექსი რკინის გოგირდოვანი ცილები და ცენტრალური oxidoreductase ფერმენტის succinate.

III კომპლექსი

შემდეგი კომპონენტია ანგარიში, ETC შედგება ციტოქრომ ბ ₅₅₆ ბ _560, და გ _1, ისევე როგორც რკინის გოგირდოვანი ცილის რისკი. დასაქმების მესამე კომპლექტი არის დაკავშირებული გადაცემის ორი წყალბადის პროტონებისა წელს intermembrane სივრცეში, და ელექტრონები საწყისი lipophilic ubiquinone ციტოქრომ C.

რისკის ფუნქცია ცილის არის ის, რომ წვავს fat. სხვა ცილების ამ ჯგუფს, რომელიც შეხვდა კომპლექსები სასუნთქი ჯაჭვის, წყალში ხსნადი. ეს ფუნქცია გავლენას ახდენს პოზიცია ცილის მოლეკულების სისქე შიდა mitochondrial გარსის.

მესამე კომპლექტი ფუნქციები, როგორც ubiquinone-ციტოქრომ c oxidoreductase.

კომპლექსი IV

მან ციტოქრომ-ოქსიდანტური კომპლექსი, რომელიც არის საბოლოო დანიშნულების ა.შ. მისი საქმეა გადასცეს ელექტრონები ციტოქრომ c ჟანგბადის ატომები. შემდგომში უარყოფითად დამუხტული O ატომები რეაგირებს წყალბადის პროტონები შექმნას წყალი. მთავარი ფერმენტის - ციტოქრომ c oxidoreductase ჟანგბადის.

სტრუქტურა მეოთხე კომპლექსში შედის ციტოქრომ a, _{3 და} ორი სპილენძის ატომები. ცენტრალური როლი გადაცემის ელექტრონები ჟანგბადის წავიდა ციტოქრომ _3. ურთიერთქმედების ეს სტრუქტურები აღკვეთილი აზოტის ციანიდი და გაზით, გლობალური თვალსაზრისით, ეს იწვევს შეწყვეტის ATP სინთეზია და განადგურება.

ubiquinone

Ubiquinone - ვიტამინის მსგავსი ნივთიერება, lipophilic ნაერთი, რომელიც მოძრაობს თავისუფლად სისქე გარსის. მიტოქონდრიული სუნთქვის ჯაჭვი ვერ გარეშე ამ სტრუქტურის, ანუ. k. იგი არის პასუხისმგებელი electron ტრანსპორტით კომპლექსები I და II კომპლექსი III.

Ubiquinone არის benzoquinone წარმოებული. ეს შესაძლოა მითითებული უნდა იყოს სქემები Q წერილი ან შემოკლებულ LN (lipophilic ubiquinone). ჟანგვის მოლეკულა იწვევს ფორმირების semiquinone - ძლიერი oxidizer, რომელიც პოტენციურად საშიში საკანში.

ATP სინთაზას

მთავარი როლი ფორმირების ენერგიის ეკუთვნის ATP-სინთაზას. ეს სტრუქტურა იყენებს gribopodobnaya ენერგია მიმართული მოძრაობის ნაწილაკების (პროტონების) გარდაქმნას იგი ქიმიური ენერგია.

ძირითადი პროცესი, რომელიც ხდება მთელი ETC - არის დაჟანგვის. სასუნთქი ჯაჭვის პასუხისმგებელია ელექტრონული ტრანსპორტის mitochondrial გარსის სქელი და მათი დაგროვება matrix. პარალელურად, კომპლექსები I, III და IV იტუმბება წყალბადის პროტონებისა წელს intermembrane სივრცეში. პასუხისმგებელი განსხვავება მხარეს გარსის იწვევს მიმართულებითი მოძრაობა პროტონებისა მეშვეობით ATP სინთაზას. მას შემდეგ, რაც H + შევა matrix, ელექტრონები შეხვდა (რომლებიც დაკავშირებულია ჟანგბადის) შექმნან ნეიტრალური ნივთიერება საკანში - წყალი.

ATP სინთაზას F0 შედგება და F1 ქვედანაყოფების რომელიც ერთად ქმნიან როუტერი მოლეკულა. F1 შედგება სამი სამი ალფა და ბეტა ქვედანაყოფების, რომელიც ერთად ქმნიან არხი. ეს არხი ზუსტად იგივე დიამეტრი, რომელსაც აქვს წყალბადის პროტონები. ერთად გავლის დადებითად დამუხტული ნაწილაკების მეშვეობით ATP სინთაზას ხელმძღვანელი F ₀ მოლეკულების გადაუგრიხეს მიერ 360 გრადუსი თავისი ღერძის ირგვლივ. ამ დროის განმავლობაში, to AMP ან ADP (adenozinmono- და diphosphate) თან ერთვის ფოსფატი ნარჩენების მაღალი ენერგეტიკული ობლიგაციები, რომელიც გარს დიდი რაოდენობით ენერგია.

ATP სინთაზას გვხვდება ორგანოს, არა მხოლოდ mitochondria. მცენარეთა, ეს კომპლექსები ასევე განლაგებულია გარსის vacuoles (tonoplast), ისევე როგორც chloroplast thylakoids.

ასევე ცხოველთა უჯრედების და მცენარეთა ATPases იმყოფებიან. მათ აქვთ მსგავსი სტრუქტურა, როგორც, რომ ATP სინთაზას, მაგრამ მათი მოქმედება მიმართულია აღმოფხვრის ფოსფატი ნარჩენები ხარჯვასთან ენერგია.

ბიოლოგიური მნიშვნელობა სასუნთქი ჯაჭვის

პირველ რიგში, ბოლომდე პროდუქტი ETC რეაქცია ე.წ. მეტაბოლური წყალი (300-400 მლ დღეში). მეორე, სინთეზია ATP და ენერგიის შენახვის ბიოქიმიური ობლიგაციები მოლეკულა. ამავე დღეს 40-60 კგ adenosine სინთეზირდება და იგივე გამოიყენება ფერმენტული რეაქციების საკნები. ცხოვრებაში ერთი მოლეკულა ATP 1 წუთი, ასე რომ სასუნთქი ჯაჭვის უნდა შეუფერხებლად, ზუსტად და შეცდომების გარეშე. წინააღმდეგ შემთხვევაში, საკანში მოკვდება.

Mitochondria ითვლება სადგურების ნებისმიერი საკანში. მათი რაოდენობა დამოკიდებულია ენერგია, რომელიც საჭიროა გარკვეული ფუნქციები. მაგალითად, ნეირონების შეიძლება ჩაითვალოს 1000 mitochondria რომელიც ხშირად ქმნიან კასეტური სინაფსური ე.წ. დაფა.

განსხვავებები სასუნთქი ჯაჭვის მცენარეთა და ცხოველთა

მცენარეები, დამატებითი "ჰესების" საკანში არის chloroplast. On შიდა გარსის ამ organelles გვხვდება ATP სინთაზას, და ეს არის უპირატესობა ცხოველური უჯრედები.

ასევე მცენარეთა შეიძლება გადარჩეს მაღალი კონცენტრაცია გაზით, აზოტის და ციანიდი გამო ციანიდი მდგრადი გზა და ა.შ. სასუნთქი ჯაჭვის ამით მთავრდება ubiquinone, რომელიც ელექტრონები პირდაპირ გადაეცემა ჟანგბადის ატომები. შედეგად, ნაკლებად ATP სინთეზირდება, თუმცა, მცენარეთა გადარჩება არახელსაყრელი პირობები. ცხოველები ასეთ შემთხვევებში, ხანგრძლივი ზემოქმედების იღუპება.

ჩვენ შეგვიძლია შევადაროთ ეფექტურობის NAD, fad და ციანიდი მდგრადი გზა, ATP მაჩვენებელი წყობა, როდესაც გადაცემის 1 electron.

• ერთად NAD ან NADP ჩამოყალიბდა 3 მოლეკულების ATP;
• Fad იქმნება ორი მოლეკულა ATP;
• ციანიდი აყალიბებს 1 მდგრადი გზას ATP მოლეკულა.

ევოლუციური მნიშვნელობა ETC

ყველა ეუკარიოტულ ორგანიზმების, ძირითადი წყარო ენერგია სუნთქვის ჯაჭვი. ბიოქიმიური ATP სინთეზია საკანში იყოფა ორი სახის, სუბსტრატს phosphorylation და ჟანგვითი ფოსფორილირების. ETC გამოიყენება სინთეზის მეორე ტიპის ენერგიის, ანუ. E. იმის გამო, რომ რედოქს რეაქცია.

In prokaryotic ორგანიზმზე ATP ჩამოყალიბდა მხოლოდ სუბსტრატს phosphorylation გლიკოლიზის ეტაპზე. ექვსი ნახშირბადის შაქარი (სასურველია გლუკოზის) ჩართული რეაქცია ციკლი, და გამომავალი საკანში იღებს ორ მოლეკულას ATP. ამ ტიპის ენერგიის ითვლება ყველაზე პრიმიტიული სინთეზი, ანუ. K. Eukaryotes დროს ჟანგვითი ფოსფორილირების ჩამოყალიბდა 36 ATP მოლეკულების.

თუმცა, ეს არ ნიშნავს იმას, რომ დღევანდელი მცენარეთა და ცხოველთა დაკარგა უნარი სუბსტრატს phosphorylation. უბრალოდ ამ ტიპის ATP სინთეზია იყო მხოლოდ ერთი სამ ეტაპად ენერგიის წარმოების საკანში.

Glycolysis in eukaryotes ხდება ციტოპლაზმაში საკანში. არსებობს ყველა საჭირო ფერმენტების, რომ შეიძლება მიეკრობა გლუკოზის ორ მოლეკულას pyruvic მჟავა ჩამოყალიბდეს 2 მოლეკულების ATP. ყველა შემდგომი ნაბიჯები გაიმართება mitochondrial matrix. კრებსის ციკლის ან tricarboxylic მჟავა ციკლი, როგორც ხდება mitochondria. ამ დახურულ ჯაჭვის რეაქცია შედეგად, რომელიც სინთეზის NAD და fad * H * H2. ეს მოლეკულები გამოყენებული იქნება როგორც მოთხოვნადი in ა.შ.