Rantaian pernafasan: enzim berfungsi

Semua tindak balas biokimia dalam sel-sel mana-mana organisma berlaku dengan penggunaan tenaga. rantaian pernafasan - urutan struktur tertentu yang terletak pada membran dalaman mitokondria dan berkhidmat untuk pembentukan ATP. Trifosfat adalah sumber serba tenaga dan boleh mengumpul 80 hingga 120 kJ.

Pernafasan rantaian elektron - apakah ia?

Elektron dan proton memainkan peranan yang penting dalam pendidikan tenaga. Mereka mencipta perbezaan voltan pada pihak yang bertentangan dengan membran mitokondria yang menjana gerakan yang diarahkan zarah - semasa. rantaian pernafasan (ia ETC, elektron rantaian pengangkutan) adalah orang tengah dalam pemindahan zarah bercas positif dalam ruang intermembrane dan zarah bercas negatif dalam ketebalan membran dalaman mitokondria.

Peranan utama dalam pembentukan tenaga tergolong dalam ATP-synthase. Ini set kompleks tenaga mengubah arah gerakan proton dalam hubungan tenaga biokimia. Dengan cara itu, adalah hampir sama dengan kompleks terletak di kloroplas tumbuhan.

Dan kompleks enzim rantaian pernafasan

pemindahan elektron disertai dengan tindak balas biokimia di hadapan sistem enzim. Ini bahan-bahan biologi aktif, banyak salinan yang membentuk struktur kompleks yang besar, bertindak sebagai perantara dalam pemindahan elektron.

Kompleks rantaian pernafasan - adalah komponen utama pengangkutan zarah bercas. Jumlah dalam membran mitokondria dalaman 4 adalah pembentukan itu, serta ATP synthase. Semua struktur ini berkongsi matlamat yang sama - pembalut ETC pemindahan elektron proton hidrogen dalam ruang intermembrane dan, sebagai akibatnya, sintesis ATP.

Kompleks ini merupakan satu kelompok molekul protein, antaranya terdapat enzim, struktur dan isyarat protein. Setiap satu daripada 4 kompleks memenuhi satunya beliau ciri, fungsi. Mari kita lihat yang tugas dalam ETC yang membentangkan struktur ini.

Saya kompleks

Pemindahan elektron di kawasan pedalaman di peranan membran mitokondria utama dimainkan oleh rantaian pernafasan. reaksi penghapusan proton hidrogen dan elektron mengiringi mereka - salah satu tindak balas utama DSB Satu set pertama rantaian pengangkutan menganggap molekul NAD * H + (pada haiwan) atau NADP * H + (tumbuh-tumbuhan), diikuti dengan belahan empat proton hidrogen. Sebenarnya, disebabkan tindak balas biokimia yang kompleks ini, saya juga dikenali sebagai NADH - dehidrogenase (dinamakan enzim pusat).

Komposisi dehidrogenase kompleks protein besi-sulfur termasuk 3 jenis, dan cat kuning mononucleotide (FMN).

kompleks II

Operasi kompleks ini tidak melibatkan pemindahan proton hidrogen dalam ruang intermembrane. Fungsi utama tembok ini ialah untuk membekalkan elektron tambahan untuk rantaian pengangkutan elektron melalui pengoksidaan succinate. kompleks enzim pusat - succinate-ubiquinone oxidoreductase, yang memangkinkan belahan elektron daripada asid succinic dan pemindahan ke ubiquinone adalah lipophilic.

Pembekal proton hidrogen dan elektron untuk kompleks kedua juga FAD * H _2. Walau bagaimanapun, cat kuning kecekapan adenina dinucleotide kurang daripada analognya - NAD atau NADP * H * H.

Komposisi II terdiri daripada tiga jenis protein besi-sulfur kompleks dan pusat succinate oxidoreductase enzim.

kompleks III

Komponen seterusnya akaun, ETC terdiri daripada cytochrome b ₅₅₆ b _560, dan c _1, serta Risiko protein besi-sulfur. Pekerjaan set ketiga dikaitkan dengan pemindahan dua proton hidrogen dalam ruang intermembrane, dan elektron daripada ubiquinone yang lipophilic untuk cytochrome C.

ciri risiko protein adalah bahawa ia larut dalam lemak. protein lain kumpulan ini yang ditemui di kompleks rantaian pernafasan, larut air. Ciri ini memberi kesan kepada kedudukan molekul protein dalam ketebalan membran mitokondria dalam.

Set ketiga berfungsi sebagai ubiquinone-cytochrome c oxidoreductase.

IV kompleks

Beliau kompleks cytochrome-oksida yang merupakan destinasi terakhir dalam DSB Tugasnya adalah untuk memindahkan elektron daripada cytochrome c untuk atom oksigen. Selepas itu bercas negatif atom O akan bertindak balas dengan proton hidrogen untuk membentuk air. Enzim utama - cytochrome c oxidoreductase oksigen.

Struktur kompleks keempat termasuk cytochrome a, _3, dan dua atom tembaga. Peranan utama dalam pemindahan elektron kepada oksigen pergi cytochrome _3. Interaksi struktur ini ditindas cyanide nitrogen dan karbon monoksida, dalam pengertian global, ia membawa kepada penamatan sintesis ATP dan kemusnahan.

ubiquinone

Ubiquinone - bahan seperti vitamin, sebatian lipophilic, yang bergerak bebas dalam ketebalan membran. rantaian pernafasan mitokondria tidak boleh melakukannya tanpa struktur ini, iaitu. k. Ia bertanggungjawab untuk pengangkutan elektron dari kompleks I dan II dengan kompleks III.

Ubiquinone adalah terbitan benzoquinone. struktur ini boleh disebut dalam surat Skim Q atau LN singkatan (ubiquinone lipophilic). Pengoksidaan molekul membawa kepada pembentukan semiquinone - pengoksida yang kuat, yang berpotensi berbahaya untuk sel.

ATP synthase

Peranan utama dalam pembentukan tenaga tergolong dalam ATP-synthase. Struktur ini menggunakan tenaga diarahkan gribopodobnaya gerakan zarah (proton) untuk menukar ia menjadi tenaga kimia.

Proses asas yang berlaku sepanjang ETC - adalah pengoksidaan. Rantaian pernafasan bertanggungjawab untuk pengangkutan elektron dalam membran mitokondria tebal dan pengumpulan mereka dalam matriks. Pada masa yang sama, kompleks I, III dan IV dipam proton hidrogen dalam ruang intermembrane. perbezaan caj di sisi membran membawa kepada pergerakan arah proton melalui synthase ATP. Sejak H + masukkan matriks, elektron dipenuhi (yang berkaitan dengan oksigen) untuk membentuk bahan neutral untuk sel - air.

ATP synthase F0 terdiri daripada dan subunit F1 yang bersama-sama membentuk molekul router. F1 terdiri daripada tiga tiga alfa dan beta subunit, yang bersama-sama membentuk saluran. Saluran ini telah betul-betul diameter yang sama, yang mempunyai proton hidrogen. Dengan peredaran zarah bercas positif melalui kepala synthase ATP F ₀ molekul dipintal oleh 360 darjah di sekitar paksinya. Pada masa ini, untuk AMP atau ADP (adenozinmono- dan difosfat) dilampirkan sisa fosfat dengan bon-tenaga yang tinggi, yang mengelilingi jumlah yang besar tenaga.

ATP synthase terdapat dalam badan, bukan sahaja dalam mitokondria. Dalam tumbuh-tumbuhan, kompleks ini juga terletak pada membran daripada vacuoles (tonoplast), serta thylakoids kloroplas.

Juga dalam haiwan dan sel tumbuhan ATPases hadir. Mereka mempunyai struktur yang sama seperti di synthase ATP, tetapi tindakan mereka diarahkan pada penghapusan sisa fosfat dengan perbelanjaan tenaga.

Pengertian biologi rantaian pernafasan

Pertama, akhir tindak balas produk ETC air metabolik yang dipanggil (300-400 ml sehari). Kedua, sintesis ATP dan tenaga simpanan dalam bon biokimia molekul. Pada hari 40-60 kg trifosfat disintesis, dan yang sama digunakan dalam sel-sel tindak balas enzim. Kehidupan satu molekul ATP adalah 1 minit, jadi rantaian pernafasan mesti beroperasi dengan lancar, tepat dan tanpa kesilapan. Jika tidak, sel akan mati.

Mitokondria adalah dianggap stesen kuasa mana-mana sel. Bilangan mereka bergantung kepada tenaga yang diperlukan untuk fungsi-fungsi tertentu. Sebagai contoh, neuron boleh dikira sehingga 1000 mitokondria yang sering membentuk kelompok dalam sinaptik yang dipanggil plak.

Perbezaan antara rantaian pernafasan dalam tumbuh-tumbuhan dan haiwan

Dalam tumbuh-tumbuhan, tambahan "loji kuasa" daripada sel adalah kloroplas. Pada membran dalaman organel ini juga mendapati ATP synthase, dan ini adalah kelebihan berbanding sel-sel haiwan.

Juga tumbuh-tumbuhan boleh hidup dalam kepekatan yang tinggi karbon monoksida, nitrogen dan cyanide kerana cara cyanide tahan dalam DSB rantaian pernafasan itu bermula pada ubiquinone, dari mana elektron secara langsung dipindahkan ke atom oksigen. Hasilnya, kurang ATP disintesiskan, bagaimanapun, kilang itu boleh hidup keadaan yang buruk. Haiwan dalam kes-kes itu, pendedahan yang berpanjangan kepada mati.

Kita boleh membandingkan kecekapan NAD, FAD dan laluan cyanide tahan melalui pembentukan penunjuk ATP apabila memindahkan 1 elektron.

• dengan NAD atau NADP dibentuk oleh 3 molekul ATP;
• FAD terbentuk dengan dua molekul ATP;
• sianida membentuk 1 mampan molekul jalan ATP.

kepentingan evolusi ETC

Untuk semua organisma eukariot, sumber utama tenaga adalah rantaian pernafasan. Biokimia sintesis ATP dalam sel dibahagikan kepada dua jenis, substrat pemfosforilan dan oksidatif pemfosforilan. ETC digunakan dalam sintesis jenis kedua tenaga, iaitu. E. Oleh kerana redoks tindak balas.

Dalam organisma prokariot ATP terbentuk hanya dalam pemfosforilan substrat di peringkat glikolisis. gula enam karbon (sebaik-baiknya glukosa) yang terlibat dalam kitaran tindak balas, dan sel output menerima dua molekul ATP. jenis tenaga ini dianggap sebagai sintesis yang paling primitif, iaitu. K. Eukariot semasa pemfosforilan oksidatif membentuk 36 molekul ATP.

Walau bagaimanapun, ini tidak bermakna bahawa tumbuh-tumbuhan dan haiwan hari ini telah kehilangan keupayaan untuk substrat phosphorylation. Hanya jenis ini ATP sintesis adalah satu-satunya salah satu daripada tiga peringkat pengeluaran tenaga dalam sel.

Glikolisis dalam eukariot berlaku dalam sitoplasma sel. Ada pelbagai enzim yang diperlukan yang boleh bersatu glukosa kepada dua molekul asid pyruvic untuk membentuk 2 molekul ATP. Semua langkah-langkah berikutnya dilakukan dalam matriks mitokondria. Krebs kitaran atau kitaran asid tricarboxylic, seperti yang berlaku dalam mitokondria. Ini ditutup reaksi rantaian akibat yang mensintesis NAD dan FAD * H * H2. Molekul akan digunakan sebagai habis dalam DSB