السلسلة التنفسية: الإنزيمات وظيفية

جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية في خلايا أي كائن حي تحدث مع نفقات الطاقة. السلسلة التنفسية - سلسلة هياكل محددة الموجودة على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا وخدمة لتشكيل ATP. الأدينوزين هو مصدر تنوعا من الطاقة ويمكن أن تتراكم في 80-120 كج.

سلسلة الإلكترون الجهاز التنفسي - ما هو؟

الالكترونات والبروتونات تلعب دورا هاما في تعليم الطاقة. لأنها تخلق فرق الجهد على طرفي نقيض من غشاء الميتوكوندريا التي تولد حركة موجهة من الجسيمات - التيار. السلسلة التنفسية (وهي ETC، الإلكترون سلسلة النقل) هي الوسيط في نقل الجسيمات المشحونة إيجابيا في الفضاء intermembrane والجسيمات المشحونة سلبا في سمك الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.

الدور الرئيسي في تشكيل الطاقة ينتمي إلى ATP-سينسيز. هذه مجموعة معقدة من الطاقة يغير اتجاه الحركة بروتون في العلاقات في مجال الطاقة الحيوية. بالمناسبة، هو مطابق تقريبا ليقع المجمع في البلاستيدات الخضراء من النباتات.

والمجمعات من الانزيمات السلسلة التنفسية

ويرافق نقل الإلكترون من التفاعلات الكيميائية الحيوية في وجود نظام الانزيم. هذه المواد الفعالة بيولوجيا، نسخ عديدة منها تشكيل هياكل معقدة كبيرة، بمثابة وسطاء في نقل الإلكترونات.

مجمعات من السلسلة التنفسية - هي المكونات الأساسية للنقل الجسيمات المشحونة. إجمالي في غشاء الميتوكوندريا الداخلية 4 هي من هذا التشكيل، وكذلك ATP سينسيز. كل هذه الهياكل تتقاسم هدفا مشتركا - التفاف ETC نقل الإلكترون من البروتونات الهيدروجين في الفضاء intermembrane، ونتيجة لذلك، تركيب ATP.

المجمع هو مجموعة من جزيئات البروتين وبينها هناك الانزيمات والهيكلية والبروتينات الإشارة. كل واحد من المجمعات 4 الوفاء بها إلا له مميزة، وظيفة. دعونا نرى المهام في ETC التي تقدم هذه الهياكل.

I مجمع

لعبت نقل الإلكترونات في المناطق الداخلية من دور غشاء الميتوكوندريا الرئيسي من السلسلة التنفسية. القضاء رد فعل من البروتونات والإلكترونات الهيدروجين المرافقين لهم - واحدة من أهم ردود الفعل وما إلى ذلك والمجموعة الأولى من سلسلة النقل يفترض جزيء من NAD * H + (في الحيوانات) أو NADP * H + (النباتات)، تليها الانقسام من البروتونات الهيدروجين الأربعة. في الواقع، ونتيجة لهذا التفاعل الكيميائي المعقد دعوت أيضا NADH - نازعة (يسمى إنزيم المركزي).

وتشمل البروتينات والحديد الكبريت معقدة نازعة تكوين 3 أنواع، والنوكليوتيد فلافين (FMN).

مجمع II

تشغيل هذا المجمع لا تنطوي على نقل البروتونات الهيدروجين في الفضاء intermembrane. وتتمثل المهمة الرئيسية لهذا الهيكل هو توفير الإلكترونات إضافية إلى سلسلة نقل الإلكترون عن طريق الأكسدة السكسينات. مجمع إنزيم المركزي - سكسينات-يوبيكوينون مؤكسدة مختزلة، والذي يحفز الانقسام الإلكترونات من حمض السكسينيك ونقل إلى يوبيكوينون هو محبة للدهون.

المورد من البروتونات والإلكترونات الهيدروجين إلى المجمع الثاني هو أيضا FAD * H _2. ومع ذلك، فلافين كفاءة الأدينين ثنائي النوكليوتيد أقل من ذلك من نظائرها في - NAD أو NADP * H * H.

تكوين الثاني يتكون من ثلاثة أنواع من البروتينات والحديد الكبريت معقدة ووسط سكسينات انزيم مؤكسدة مختزلة.

مجمع III

المكون القادم لحساب، ETC يتكون من السيتوكروم ب ₅₅₆ ب _560، ج _1، وكذلك الحديد والكبريت خطر البروتين. ويرتبط العمل من المجموعة الثالثة مع نقل اثنين من البروتونات الهيدروجين في الفضاء intermembrane، والإلكترونات من يوبيكوينون محبة للدهون لالسيتوكروم C.

ميزة خطر البروتين هو أنه يذوب في الدهون. بروتينات أخرى من هذه المجموعة التي اجتمعت في المجمعات من السلسلة التنفسية، للذوبان في الماء. تؤثر هذه الميزة موقف جزيئات البروتين في سمك غشاء الميتوكوندريا الداخلية.

المجموعة الثالثة من المهام باسم يوبيكوينون-السيتوكروم ج مؤكسدة مختزلة.

IV معقدة

ومجمع السيتوكروم للأكسدة التي هي الوجهة النهائية في الخ. وتتمثل مهمتها في نقل الإلكترونات من السيتوكروم ج لذرات الأكسجين. وفي وقت لاحق سالبة الشحنة ذرات O سوف تتفاعل مع البروتونات الهيدروجين لتكوين الماء. الإنزيم الرئيسي - السيتوكروم ج مؤكسدة مختزلة الأكسجين.

ويشمل هيكل المجمع الرابع السيتوكروم لذلك، _3، واثنين من ذرات النحاس. ذهب دورا محوريا في نقل الإلكترونات إلى الأكسجين السيتوكروم _3. يتم إعاقة التفاعل بين هذه الهياكل السيانيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون، بمعنى العالمي، فإنه يؤدي إلى إنهاء تركيب ATP والدمار.

يوبيكوينون

يوبيكوينون - تشبه فيتامين الجوهر، وهو مركب محبة للدهون، والتي تتحرك بحرية في سمك الغشاء. السلسلة التنفسية الميتوكوندريا لا يمكن الاستغناء عنها هذا الهيكل، أي. ك. وهي مسؤولة عن نقل الإلكترون من المجمعات الأول والثاني لمجمع III.

يوبيكوينون هو مشتق benzoquinone. هذا الهيكل قد يتم الإشارة إليها في الرسالة مخططات Q أو LN يختصر (يوبيكوينون محبة للدهون). أكسدة جزيء يؤدي إلى تشكيل كينون نصفي - مؤكسد قوي، وهو يحتمل أن تكون خطرة للخلية.

ATP سينسيز

الدور الرئيسي في تشكيل الطاقة ينتمي إلى ATP-سينسيز. يستخدم هذا الهيكل الطاقة الموجهة الحركة gribopodobnaya من الجسيمات (البروتونات) لتحويله إلى طاقة كيميائية.

العملية الأساسية التي تحدث في جميع أنحاء ETC - هي الأكسدة. السلسلة التنفسية هي المسؤولة عن نقل الإلكترون في غشاء الميتوكوندريا سمكا وتراكمها في المصفوفة. في وقت واحد، والمجمعات من الأول والثالث والرابع يتم ضخ البروتونات الهيدروجين في الفضاء intermembrane. الفرق المسؤول على جانبي الغشاء يؤدي إلى حركة الاتجاه البروتونات من خلال سينسيز ATP. منذ H + دخول المصفوفة، تلبية الإلكترونات (التي ترتبط مع الأكسجين) لتشكيل مادة محايدة للخلية - الماء.

يتكون ATP سينسيز F0 من ومفارز F1 التي تشكل معا جزيء جهاز التوجيه. يتكون من ثلاثة F1 ثلاثة ألفا وبيتا وحدات فرعية، والتي تشكل معا قناة. هذه القناة لديها بالضبط نفس القطر، والتي لديها البروتونات الهيدروجين. مع مرور الجسيمات المشحونة إيجابيا من خلال رئيس سينسيز ATP الملتوية F ₀ جزيئات من 360 درجة حول محورها. خلال هذا الوقت، إلى AMP أو ADP (adenozinmono- وثنائي الفوسفات) وترد الفوسفات بقايا مع السندات ذات الطاقة العالية، التي تحيط كمية كبيرة من الطاقة.

تم العثور على ATP سينسيز في الجسم، وليس فقط في الميتوكوندريا. في النباتات، وتقع هذه المجمعات أيضا على غشاء الحويصلات (tonoplast)، فضلا عن ثايلاكويد بلاستيدات الخضراء.

أيضا في الحيوانات الخلايا وATPases محطة موجودة. لديهم بنية مماثلة كما ان من سينسيز ATP، ولكن يتم توجيه عملها على القضاء على مخلفات الفوسفات إلى إنفاق الطاقة.

معنى البيولوجي من السلسلة التنفسية

أولا، في نهاية ردود الفعل ETC المنتج هو ما يسمى ماء الاستقلاب (300-400 مل في اليوم الواحد). ثانيا، تركيب ATP وتخزين الطاقة في السندات الكيميائية الحيوية للجزيء. في يوم يتم تصنيعه 40-60 كغ الأدينوزين، ويستخدم نفسه في خلايا التفاعلات الأنزيمية. حياة جزيء واحد من ATP هو 1 دقيقة، وبالتالي فإن السلسلة التنفسية يجب أن تعمل بسلاسة ودقة ودون أخطاء. وإلا فإن الخلية تموت.

تعتبر الميتوكوندريا محطات توليد الطاقة من أي خلية. يعتمد عددها على الطاقة التي مطلوبة من أجل وظائف معينة. على سبيل المثال، الخلايا العصبية يمكن عدها حتى 1000 الميتوكوندريا التي غالبا ما تشكل مجموعة في متشابك ما يسمى اللوحة.

الاختلافات بين السلسلة التنفسية في النباتات والحيوانات

في النباتات، و"محطات الكهرباء" إضافية للخلية هو بلاستيدات الخضراء. على الغشاء الداخلي من هذه العضيات توجد أيضا ATP سينسيز، وهذا هو ميزة على الخلايا الحيوانية.

أيضا النباتات يمكن البقاء على قيد الحياة في تركيزات عالية من أول أكسيد الكربون والنيتروجين والسيانيد بسبب طريقة مقاومة للسيانيد في الخ. وبالتالي السلسلة التنفسية ينتهي في يوبيكوينون، والتي يتم نقل الإلكترونات مباشرة إلى ذرات الأكسجين. ونتيجة لذلك، يتم تصنيعه أقل ATP، ومع ذلك، فإن مصنع يمكن أن يعيش الظروف المعاكسة. الحيوانات في مثل هذه الحالات، التعرض لفترات طويلة للموت.

يمكننا مقارنة كفاءة NAD، FAD ومسار مقاومة للالسيانيد من خلال تشكيل مؤشر ATP عند نقل 1 الإلكترون.

• مع NAD أو NADP التي شكلتها 3 جزيئات ATP.
• يتكون FAD مع اثنين من جزيئات ATP.
• من السيانيد يشكل 1 المستدام جزيء مسار ATP.

أهمية التطورية للETC

لجميع الكائنات حقيقية النواة، وهو المصدر الرئيسي للطاقة هو السلسلة التنفسية. وتنقسم الكيمياء الحيوية تركيب ATP في الخلية إلى نوعين، الركيزة الفسفرة والفسفرة التأكسدية. يستخدم ETC في تركيب النوع الثاني من الطاقة، أي. E. نظرا لردود الفعل الأكسدة.

في الكائنات بدائية النواة ATP شكلت فقط في الفسفرة الركيزة في مرحلة تحلل. السكريات ستة من الكربون (ويفضل الجلوكوز) تشارك في دورة رد الفعل، وتتلقى الخلية الناتج اثنين من جزيئات ATP. ويعتبر هذا النوع من الطاقة ليكون توليف الأكثر بدائية، أي. K. حقيقيات النوى خلال الفسفرة التأكسدية شكلت 36 جزيئات ATP.

ومع ذلك، هذا لا يعني أن النباتات والحيوانات اليوم فقدوا القدرة على الركيزة الفسفرة. فقط كان هذا النوع من التوليف ATP واحدة فقط من ثلاث مراحل لإنتاج الطاقة في الخلية.

تحلل في حقيقيات النوى يحدث في سيتوبلازم الخلية. وهناك كل الانزيمات اللازمة التي يمكن أن يلتصق الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك لتشكيل 2 جزيئات ATP. جميع الخطوات اللاحقة تحدث في المصفوفة الميتوكوندريا. كريبس دورة أو دورة حمض الثلاثي الكربوكسيل، كما يحدث في الميتوكوندريا. هذا مغلقة سلسلة من ردود الفعل نتيجة لذلك تجميع NAD و FAD * H * H2. وسوف تستخدم هذه الجزيئات كما استهلاك في الخ.