Paghinga chain: functional enzymes

Ang lahat ng biochemical reaksyon sa mga cell ng anumang organismo maganap sa enerhiya paggasta. Paghinga chain - isang pagkakasunod-sunod partikular na istraktura na ay matatagpuan sa panloob na lamad ng mitochondria at maglingkod para sa pagbuo ng ATP. Adenosine ay isang maraming nalalaman pinagkukunan ng enerhiya at maaaring makaipon ng 80-120 kJ.

Respiratory elektron chain - ano ito?

Electron at protons ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa enerhiya edukasyon. Sila ay lumikha ng isang boltahe pagkakaiba sa kabaligtaran panig ng lamad ng mitochondria na bumubuo ng isang nakadirekta galaw ng mga particle - kasalukuyang. Paghinga chain (ito ETC, electron transport chain) ay isang tagapamagitan sa paglipat ng mga positibo sisingilin particle sa intermembrane space at negatibong sisingilin particle sa kapal ng panloob na lamad ng mitochondria.

Ang pangunahing papel sa pagbuo ng enerhiya kabilang sa ATP-synthase. Ito komplikadong set ng enerhiya Binabago direksyon ng mga proton paggalaw sa biochemical enerhiya relasyon. Siya nga pala, ay halos kapareho ng kumplikadong ay matatagpuan sa mga chloroplast ng halaman.

At complexes ng paghinga chain enzymes

Electron transfer ay sinamahan ng biochemical reaksyon sa pagkakaroon ng sistema ng enzyme. Ang mga biologically aktibong sangkap, maraming mga kopya ng aling form malaking kumplikadong kaayusan, magsisilbing tagapamagitan sa paglipat ng mga electron.

Complexes ng paghinga chain - ang gitnang bahagi ng sasakyan ng mga sisingilin particle. Kabuuan sa ang panloob na mitochondrial lamad 4 ay tulad ng pagbuo, pati na rin ATP synthase. Ang lahat ng mga istruktura ibahagi ang isang pangkaraniwang layunin - wrapping ETC elektron transfer ng hydrogen protons sa intermembrane space at, bilang isang kinahinatnan, ang synthesis ng ATP.

Ang complex ay isang kumpol ng mga molecules protina, bukod sa kung saan may mga enzymes, istruktura at signaling protina. Ang bawat isa sa 4 complexes pagtupad nito lamang ng kanyang katangian, function. Tingnan natin kung aling mga gawain sa ETC ipakita ang mga istruktura Hayaan.

I complex

Ang paglipat ng mga electron sa loob ng mitochondrial lamad pangunahing papel ay nilalaro sa pamamagitan ng respiratory chain. Elimination reaksyon ng hydrogen protons at electron kasamang mga ito - isa sa mga pangunahing mga reaksyon AT IBA PA Ang isang unang hanay ng mga transport chain Ipinagpapalagay Molekyul ng NAD * H + (sa hayop) o NADP * H + (halaman), na sinusundan ng cleavage sa apat na hydrogen protons. Sa totoo lang, dahil sa ito kumplikadong biochemical reaksyon ko ay tinatawag din NADH - dehydrogenase (pinangalanan gitnang enzyme).

Ang komposisyon dehydrogenase complex iron-asupre protina isama ang 3 uri, at flavin mononucleotide (FMN).

II complex

Ang operasyon ng complex na ito ay hindi kasangkot ang paglipat ng hydrogen protons sa intermembrane space. Ang pangunahing function ng istraktura na ito ay upang matustusan ang mga karagdagang mga electron sa mga elektron chain transportasyon sa pamamagitan ng mga succinate oksihenasyon. Central enzyme complex - succinate-ubiquinone oxidoreductase, na catalyzes ang cleavage ng mga electron mula sa succinic acid at transfer sa ubiquinone ay lipophilic.

Supplier ng hydrogen protons at electron sa ikalawang complex ay din FAD * H _2. Gayunman, Flavin adenine dinucleotide kahusayan mas mababa kaysa sa kanyang analogues - NAD o NADP * H * H.

Ang komposisyon II ay binubuo ng tatlong uri ng mga kumplikadong iron-asupre protina at central oxidoreductase enzyme succinate.

III complex

Ang susunod na bahagi ng account, ETC ay binubuo ng cytochrome b ₅₅₆ b _560, at c _1, pati na rin ang iron-asupre protina Panganib. Employment ng ikatlong hanay ay nauugnay sa ang paglipat ng dalawang protons hydrogen sa intermembrane espasyo, at electron mula sa lipophilic ubiquinone sa cytochrome C.

Panganib tampok ng protina ay tumutulong ito dissolves sa taba. Iba pang mga protina ng grupong ito na nakilala sa complexes ng paghinga chain, nalulusaw sa tubig. Ang tampok na ito ay nakakaapekto sa posisyon ng mga molecule ng protina sa kapal ng panloob na mitochondrial lamad.

Ang ikatlong hanay ng mga pag-andar tulad ng ubiquinone-cytochrome c oxidoreductase.

complex IV

Siya cytochrome-oxidant complex na ay ang panghuling patutunguhan sa AT IBA PA Nito trabaho ay upang ilipat ang mga electron mula sa cytochrome c para sa mga atoms oxygen. Kasunod negatibong sisingilin O atom ay gumanti sa mga protons hydrogen upang bumuo ng tubig. Ang pangunahing enzyme - cytochrome c oxidoreductase oxygen.

Ang istraktura ng ang ika-apat kumplikadong nagsasama ng cytochrome a, isang _3, at dalawang tanso atoms. Ang gitnang papel sa paglipat ng mga electron sa oxygen nagpunta cytochrome isang _3. Ang pakikipag-ugnayan ng mga kaayusan ay pinigilan nitrogen cyanide at carbon monoxide, sa isang global na kahulugan, ito ay humantong sa pagwawakas ng ATP synthesis at pagkawasak.

ubiquinone

Ubiquinone - isang bitamina-tulad ng sangkap, ang isang lipophilic compound, na kung saan malayang gumagalaw sa kapal ng lamad. mitochondrial paghinga chain ay hindi maaaring gawin nang walang structure na ito, ie. k. Ito ay may pananagutan para sa mga elektron transportasyon mula sa complexes I at II sa complex III.

Ubiquinone ay isang benzoquinone derivative. Ang istrakturang ito ay maaaring tinutukoy sa Scheme Q sulat o dinaglat LN (lipophilic ubiquinone). Ang oksihenasyon ng Molekyul ay humantong sa pagbubuo ng semiquinone - isang malakas na oxidant, na kung saan ay potensyal na mapanganib para sa mga cell.

ATP synthase

Ang pangunahing papel sa pagbuo ng enerhiya kabilang sa ATP-synthase. Ang istrakturang ito ay gumagamit ng gribopodobnaya enerhiya nakadirekta galaw ng mga particle (protons) upang i-convert ito sa kimiko enerhiya.

Ang pangunahing proseso na nangyayari sa buong ETC - ay oksihenasyon. Ang paghinga chain ay responsable para electron transport sa mitochondrial lamad mas makapal at ang kanilang akumulasyon sa matrix. Sabay-sabay, ang mga complexes ng I, III at IV ay pumped hydrogen protons sa intermembrane space. bayad na pagkakaiba sa mga gilid ng lamad ay humantong sa itinuro kilusan ng mga protons sa pamamagitan ng ATP synthase. Dahil H + ipasok ang matrix, electron ay nakamit (na nauugnay sa oxygen) upang bumuo ng isang neutral aari na ukol sa cell - tubig.

ATP synthase F0 ay binubuo ng at F1 subunits saan magkasama form ang router Molekyul. F1 binubuo ng tatlong tatlong alpha at beta subunits, na kung saan sama-sama bumuo ng isang channel. channel na ito ay eksakto ang parehong diameter, na kung saan ay may isang hydrogen protons. Sa pamamagitan ng pagpasa ng mga positibo sisingilin particle sa pamamagitan ng ATP synthase ulo F ₀ molecule ay baluktot sa pamamagitan ng 360 degrees sa paligid nito axis. Sa panahong ito, sa AMP o ADP (adenozinmono- at diphosphate) ay nakalakip phosphate residue na may isang mataas na enerhiya na mga bono, na pumapalibot sa malaking halaga ng enerhiya.

ATP synthase ay matatagpuan sa katawan, hindi lamang sa mitochondria. Sa mga halaman, mga complexes Matatagpuan din sa lamad ng mga vacuole (tonoplast), pati na rin ang mga chloroplast thylakoids.

Gayundin sa mga hayop na mga cell at halaman ATPases ay naroroon. Mayroon silang isang katulad na istraktura tulad ng sa ATP synthase, ngunit ang kanilang mga pagkilos ay nakadirekta sa pag-aalis ng pospeyt residues sa paggasta ng enerhiya.

Ang biological kahulugan ng paghinga chain

Una, ang end product ETC reaksyon ay ang tinatawag na metabolic tubig (300-400 ml bawat araw). Pangalawa, ang synthesis ng ATP at enerhiya imbakan sa biochemical mga bono ng Molekyul. Sa araw na 40-60 kg adenosine ay synthesized, at ang parehong ay ginagamit sa enzymatic reaksyon cell. Ang buhay ng isang Molekyul ng ATP ay 1 minuto, kaya ang paghinga chain ay dapat gumana nang maayos, nang wasto at nang walang mga error. Kung hindi, ang cell ay mamatay.

Ang mitochondria ay itinuturing na mga istasyon ng kapangyarihan ng anumang cell. Ang kanilang mga numero ay depende sa enerhiya na kinakailangan para sa ilang function. Halimbawa, neurons maaaring mabilang ng hanggang sa 1000 mitochondria na madalas bumuo ng isang kumpol sa synaptic tinaguriang plaka.

Pagkakaiba sa pagitan ng paghinga chain sa mga halaman at hayop

Sa mga halaman, ang isang karagdagang "power halaman" ng mga cell ay isang chloroplast. Sa panloob na lamad ng mga organelles ay matatagpuan din ATP synthase, at ito ay isang bentahe sa ibabaw ng mga cell hayop.

Gayundin halaman maaari matirang buhay sa mataas na concentrations ng carbon monoxide, nitrogen at cyanide dahil sa cyanide-lumalaban paraan sa AT IBA PA Paghinga chain sa gayon ay nagtatapos sa ubiquinone, kung saan electron ay direkta ililipat sa atoms oxygen. Bilang isang resulta, mas mababa ATP ay synthesized, gayunpaman, ang halaman ay maaaring nakataguyod makalipas ang mga salungat na mga kondisyon. Mga Hayop sa naturang mga kaso, matagal na pagkakalantad mamatay.

Maaaring pagkumparahin ang kahusayan ng Nad, FAD at cyanide-resistant path sa loob ng ATP indicator formation kapag paglilipat ng 1 elektron.

• kay NAD o NADP nabuo sa pamamagitan ng 3 mga molecule ng ATP;
• FAD ay nabuo na may dalawang molecules ng ATP;
• ng cyanide bumubuo 1 sustainable landas ATP Molekyul.

Sa gitna ng ebolusyon kabuluhan ng ETC

Para sa lahat ng eukaryotic organismo, isang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya ay ang paghinga chain. Biochemistry ATP synthesis sa cell ay nahahati sa dalawang uri, substrate phosphorylation at oxidative phosphorylation. ETC ay ginagamit sa synthesis ng ikalawang uri ng enerhiya, ibig sabihin. E. Dahil sa redox reaksyon.

Sa prokaryotic organismo ATP nabuo lamang sa substrate phosphorylation sa glycolysis stage. Six-carbon sugars (mas maganda asukal) na kasangkot sa cycle reaksyon, at ang output cell na natatanggap ng dalawang molecules ng ATP. Ang ganitong uri ng enerhiya ay itinuturing na ang pinaka-primitive synthesis, ibig sabihin. K. Eukaryote panahon ng oxidative phosphorylation nabuo 36 molekula ng ATP.

Gayunpaman, ito ay hindi nangangahulugan na ang mga halaman at hayop sa araw na ito nawalan ng kakayahan sa substrate phosphorylation. Lamang sa ganitong uri ng ATP synthesis ay ang isa lamang sa tatlong yugto ng produksyon ng enerhiya sa cell.

Glycolysis sa eukaryotes ay tumatagal ng lugar sa ang saytoplasm ng cell. May mga lahat ng kinakailangang enzymes na maaaring biyakin asukal sa dalawang molecules ng pyruvic acid upang bumuo ng 2 mga molecule ng ATP. Ang lahat ng mga kasunod na mga hakbang na maganap sa mitochondrial matrix. Krebs cycle o ang tricarboxylic acid cycle, tulad ng nangyayari sa mga mitochondria. Ito sarado na kadena reaksyon bilang isang resulta ng kung saan synthesize NAD at FAD * H * H2. Ang mga molecule ay maaaring magamit bilang isang consumable sa AT IBA PA