Շնչառական շղթա: ֆունկցիոնալ enzymes

Բոլոր կենսաքիմիական ռեակցիաներ բջիջների ցանկացած օրգանիզմի տեղի են ունենում էներգետիկ ծախսերի. Շնչառական շղթա մի հաջորդականությունը կոնկրետ կառույցները, որոնք գտնվում են ներքին մեմբրանի mitochondria եւ ծառայում է ձեւավորման ATP. Adenosine է բազմակողմանի էներգիայի աղբյուր է եւ կարող է կուտակել 80 120 կՋ:

Շնչառական էլեկտրոն շղթա - ինչ է այն.

Էլեկտրոնները եւ պրոտոնները կարեւոր դեր խաղալ էներգետիկ կրթության. Նրանք ստեղծել լարման տարբերությունը հակառակ կողմերում մեմբրանի են mitochondria, որ առաջացնում է ուղղված միջնորդությունը մասնիկների - ընթացիկ. Շնչառական շղթա (այն ETC, էլեկտրոն տրանսպորտային շղթա) հանդիսանում է միջնորդ փոխանցման դրական լիցքավորված մասնիկների է intermembrane տարածության եւ բացասական լիցքավորված մասնիկների հաստությամբ ներքին մեմբրանի mitochondria.

Հիմնական դերը ձեւավորման էներգիայի պատկանում է ATP-synthase: Այս համալիրը փաթեթը էներգիայի փոխում ուղղությունը պրոտոնային շարժման կենսաքիմիական էներգետիկ կապերին: Ի դեպ, գրեթե նույնական է համալիրը գտնվում է chloroplasts բույսերի.

Եւ համալիրները շնչառական շղթայի enzymes

Էլեկտրոն փոխանցումը ուղեկցվում է կենսաքիմիական ռեակցիաների ներկայությամբ enzyme համակարգի: Այս կենսաբանորեն ակտիվ նյութեր, բազմաթիվ օրինակները, որոնք ձեւավորել մեծ համալիր կառույցներ, ծառայում են որպես միջնորդներ փոխանցման էլեկտրոնների:

Համալիրները Շնչառական շղթայի - առանցքային բաղադրիչները փոխադրման լիցքավորված մասնիկների. Ընդհանուր ներքին mitochondrial մեմբրանի 4 են այնպիսի ձեւավորման, ինչպես նաեւ ATP synthase: Բոլոր այդ կառույցները կիսվել է ընդհանուր նպատակ, փաթաթում ԿԱՊՎԵՔ էլեկտրոնային փոխանցումը ջրածնային պրոտոնների է intermembrane տարածության եւ, որպես հետեւանք, սինթեզի ATP.

Որ համալիրը մի բույլ է սպիտակուցային մոլեկուլների, որոնց թվում կան enzymes, կառուցվածքային եւ ազդանշանային սպիտակուցներ: Յուրաքանչյուր 4 համալիրների կատարում է իր միայն իր բնորոշ, գործառույթը: Եկեք տեսնենք, որն առաջադրանքները եւ այլն ներկայացնում այդ կառույցներին:

Ես համալիր

Փոխանցումը էլեկտրոնների ներքին գործերի mitochondrial թաղանթի հիմնական դերը խաղացել է շնչառական շղթայի. Վերացումը արձագանքը ջրածնային պրոտոններ եւ էլեկտրոններ նրանց ուղեկցող մեկը հիմնական ռեակցիաների եւ այլն: Առաջին փաթեթը տրանսպորտի շղթայի ենթադրում է մոլեկուլ nad * H + (կենդանիների) կամ NADP * H + (բույսերի), որին հաջորդում է հերձում չորս ջրածնային պրոտոնների. Իրականում, շնորհիվ այս բարդ կենսաքիմիական արձագանքից ես կոչվում է նաեւ ՆԱԴՆ - դեհիդրոգենազ (անունով կենտրոնական enzyme):

Բաղադրության dehydrogenase բարդ երկաթ-ծծմբի սպիտակուցներ ներառում են 3 տեսակի, եւ flavin mononucleotide (FMN):

II համալիր

Շահագործումը այդ բարդույթից չի ներգրավել փոխանցումը ջրածնային պրոտոնների է intermembrane տարածության. Հիմնական գործառույթը, այս կառույցի է մատակարարել լրացուցիչ էլեկտրոնները դեպի էլեկտրոն տրանսպորտային շղթայի միջոցով succinate օքսիդացում. Կենտրոնական enzyme համալիր - succinate-ubiquinone oxidoreductase, որը catalyzes է հերձում էլեկտրոնների ից succinic թթու եւ փոխանցել ubiquinone է lipophilic.

Մատակարարների եւ ջրածնային պրոտոններ եւ էլեկտրոններ մինչեւ երկրորդ համալիրի նաեւ FAD * H _2: Սակայն, flavin ադենին-դինուկլեոտիդի արդյունավետությունը ավելի քիչ է, քան իր նախադեպեր - nad կամ NADP * H * Հ

Կազմը II բաղկացած է երեք տեսակի բարդ երկաթ-ծծմբի սպիտակուցներ եւ կենտրոնական oxidoreductase enzyme succinate:

III համալիր

Հաջորդ բաղադրիչը հաշվի, ԳԹԿ բաղկացած cytochrome բ ₅₅₆ բ _560, եւ գ _1, ինչպես նաեւ երկաթ-ծծմբի սպիտակուցային ռիսկերի. Զբաղվածության երրորդ փաթեթի հետ կապված փոխանցման երկու ջրածնային պրոտոնների է intermembrane տարածության, եւ էլեկտրոնները են lipophilic ubiquinone է cytochrome C.

Ռիսկը առանձնահատկությունն սպիտակուցային այն է, որ dissolves յուղ. Այլ սպիտակուցներ այս խումբը, որը հանդիպել է բարդույթներից Շնչառական շղթայի, ջրի լուծվող. Այս հատկությունը ազդում դիրքորոշումը սպիտակուցային մոլեկուլներ հաստությամբ ներքին mitochondrial մեմբրանի.

Որ երրորդ շարք գործառույթներ են ubiquinone-cytochrome գ oxidoreductase:

համալիր IV

Նա cytochrome հակաօքսիդանտը համալիրը, որ վերջնական վայր է եւ այլն: Նրա գործն է փոխանցել են էլեկտրոնները cytochrome գ համար թթվածնի ատոմների. Հետագայում բացասաբար գանձվում O ատոմների կարձագանքի հետ ջրածնի պրոտոնների է ձեւավորել ջուր: Հիմնական enzyme - cytochrome գ oxidoreductase թթվածին:

Կառուցվածքը չորրորդ համալիրի ներառում cytochrome ա, մի _3, եւ երկու պղնձե ատոմների. Կենտրոնական դերը փոխանցման էլեկտրոնների թթվածնի գնաց cytochrome է _3: Փոխազդեցությունն այդ կառույցների ճնշվում ազոտի ցիանիդ եւ ածխածնի մոնօքսիդ, գլոբալ առումով, դա հանգեցնում է դադարեցման ATP սինթեզի եւ ոչնչացման:

ubiquinone

Ubiquinone - վիտամին նման նյութ, որը lipophilic բարդ, որը շարժվում է ազատ հաստությամբ մեմբրանի. mitochondrial շնչառական շղթան չի կարող անել առանց այս կառույցի, այսինքն, k. Այն պատասխանատու է էլեկտրոնային տրանսպորտի ից բարդույթներից I եւ II է համալիրի III.

Ubiquinone է benzoquinone ածանցյալն է: Այս կառույցը կարող է նշված է սխեմաները Q նամակով կամ կրճատ LN (lipophilic ubiquinone): Օքսիդացում մոլեկուլ հանգեցնում է ձեւավորման semiquinone մի ուժեղ oxidizer, ինչը պոտենցիալ վտանգավոր է խցում.

ATP synthase

Հիմնական դերը ձեւավորման էներգիայի պատկանում է ATP-synthase: Այս կառույցը օգտագործում gribopodobnaya էներգետիկ ուղղված միջնորդությունը մասնիկներ (պրոտոնների) փոխանակելու այն քիմիական էներգիայի.

Հիմնական գործընթաց է, որը տեղի է ունենում ողջ այլն - է օքսիդացում. Շնչառական շղթա է պատասխանատու Էլեկտրոնի տրանսպորտի mitochondrial մեմբրանի thicker եւ դրանց կուտակման մատրիցով. Միաժամանակ, համալիրները I, III եւ IV մղվում ջրածնի պրոտոնները intermembrane տարածության. վճարը տարբերությունը կողմերի մեմբրանի հանգեցնում է Ուղղորդված շարժման պրոտոնների միջոցով ATP synthase: Քանի որ H + մտնել մատրիցը, էլեկտրոնները հանդիպել (որոնք կապված թթվածնի) ձեւավորել չեզոք նյութ է բջջային ջրի.

ATP synthase F0 բաղկացած եւ F1 ստորաբաժանումներ, որոնք միասին կազմում են երթուղղիչը մոլեկուլ: F1 բաղկացած երեք երեք ալֆա եւ բետա ստորաբաժանումների, որոնք միասին կազմում են ալիքը: Այս ալիքը ունի ճիշտ նույն տրամագիծը, որոնք ունեն ջրածնի պրոտոններ: Հետ ընդունումը դրական լիցքավորված մասնիկների միջոցով ATP synthase գլխին F ₀ մոլեկուլները, որը ցնցեց 360 աստիճանով շուրջ իր առանցքի. Ժամանակ, այս անգամ, է AMP կամ ՏԶԾ (adenozinmono- եւ diphosphate) են կցվում ֆոսֆատ մնացորդի հետ բարձր էներգիայի պարտատոմսերի, որը շրջապատում է մեծ քանակությամբ էներգիա:

ATP synthase են գտել մարմնի, ոչ միայն mitochondria. Է բույսերի, այդ համալիրները, որոնք նույնպես գտնվում է մեմբրանի վրա vacuoles (tonoplast), ինչպես նաեւ Քլորոպլստն thylakoids:

Նաեւ կենդանական բջիջների եւ բուսական ATPases են ներկա. Նրանք ունեն նման կառույց, որ այդ ATP synthase, սակայն նրանց ակցիան ուղղված է վերացման ֆոսֆատ մնացորդային ծախսերի էներգիայի.

Կենսաբանական իմաստը շնչառական շղթայի

Նախ, վերջնական արտադրանքը ETC ռեակցիաներ է, այսպես կոչված, նյութափոխանակային ջրի (300-400 մլ մեկ օրում): Երկրորդ, սինթեզ ATP եւ էներգետիկ պահպանման կենսաքիմիական պարտատոմսերի մոլեկուլ: Ժամը օրում 40-60 կգ Adenosine սինթեզվում, եւ նույնը օգտագործվում է ֆերմենտային ռեակցիաների բջիջների. Որ կյանքը մեկ մոլեկուլ սերմանելու է 1 րոպե, այնպես որ շնչառական շղթան պետք է գործել սահուն, ճշգրիտ եւ առանց սխալների: Հակառակ դեպքում, բջջային կմեռնի.

Mitochondria համարվում են էլեկտրակայանները ցանկացած խցում: Նրանց թիվը կախված է էներգիայի, որոնք պահանջվում են որոշակի գործառույթների. Օրինակ, neurons կարող է հաշվել մինչեւ 1000 mitochondria ինչը հաճախ կազմում կլաստերի է սինապտիկ այսպես կոչված ափսե.

Տարբերությունները շնչառական շղթայի բույսերի եւ կենդանիների

Է բույսերի, լրացուցիչ «էլեկտրակայանների» է բջջի մի Քլորոպլստն. Է ներքին մեմբրանի այդ organelles նույնպես հայտնաբերվել է ATP synthase, եւ սա `առավելություն կենդանիների բջիջների.

Նաեւ բույսերը կարող են գոյատեւել բարձր կոնցենտրացիաների ածխածնի օքսիդը, ազոտի եւ ցիանիդ պատճառով ցիանիդին-դիմացկուն կերպ եւ այլն: Շնչառական շղթա այսպիսով ավարտվում է ubiquinone, որից էլեկտրոնները ուղղակիորեն փոխանցվում են թթվածնի ատոմների. Որպես հետեւանք, պակաս ATP սինթեզվում, սակայն, որ գործարանը կարող է գոյատեւել անբարենպաստ պայմաններ: Կենդանիներ Նման դեպքերում, երկարատեւ ենթարկվածությունը է մահանալ:

Մենք կարող ենք համեմատել արդյունավետությունը nad, FAD եւ ցիանային-դիմացկուն ճանապարհին միջոցով ATP ցուցանիշը ձեւավորման, երբ փոխանցելու 1 էլեկտրոնը:

• հետ nad կամ NADP ձեւավորվում է 3 մոլեկուլների ATP.
• Տարօրինակություն ձեւավորվում երկու մոլեկուլների ATP.
• Հյուրատետր ցիանիդի ձեւավորում 1 կայուն ուղին ATP մոլեկուլ:

Էվոլյուցիոն նշանակությունը եւ այլն

Է բոլոր eukaryotic օրգանիզմների, խոշոր աղբյուր էներգիայի է շնչառական շղթա: Բիոքիմիա ATP սինթեզ է խցում բաժանվում է երկու տեսակի, substrate ֆոսֆորիլացումն եւ oxidative ֆոսֆորիլացումն: ԳԹԿ-ն օգտագործվում է սինթեզի երկրորդ տեսակի էներգիայի, այսինքն Ե արգելվում է Redox ռեակցիաներ:

Ի prokaryotic օրգանիզմների ATP ձեւավորվել միայն substrate ֆոսֆորիլացումն ի Glycolysis փուլում: Վեց-ածխածնային sugars (ցանկալի է գլյուկոզի) ներգրավված ռեակցիայի ցիկլի, իսկ արտադրանքը բջջային ստանում է երկու մոլեկուլները ATP. Այս տեսակի էներգիայի համարվում է առավել պարզունակ սինթեզ, այսինքն. K. Eukaryotes ընթացքում օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացումն ձեւավորվել է 36 ATP մոլեկուլները:

Սակայն, դա չի նշանակում, որ այսօրվա բույսեր ու կենդանիներ կորցրել կարողությունը substrate ֆոսֆորիլացումն. Պարզապես այս տեսակ ATP սինթեզի միակն էր, որ երեք փուլերում էներգիայի արտադրության խցում.

Glycolysis է eukaryotes տեղի է ունենում cytoplasm խցում. Կան բոլոր անհրաժեշտ էնզիմները, որոնք կարող են յարի գլյուկոզի երկու մոլեկուլների pyruvic թթու ձեւավորել 2 մոլեկուլները ATP. Բոլոր հետագա քայլերը տեղի են ունենում mitochondrial մատրիցով. Krebs ցիկլը կամ tricarboxylic թթու ցիկլը, քանի որ տեղի է ունենում mitochondria. Այս փակվել շղթայական ռեակցիաներ, որպես որի արդյունքում համադրել nad եւ FAD * H * H2: Այդ մոլեկուլները կօգտագործվի որպես սպառվող ի եւ այլն: