Дихателната верига: функционални ензими

Всички биохимични реакции в клетките на всеки организъм се срещат с разход на енергия. Дихателната верига - последователност специфични структури, които са разположени на вътрешната мембрана на митохондриите и служат за образуването на АТФ. Аденозин е универсален източник на енергия и могат да се натрупат на 80 до 120 KJ.

Дихателна електрон верига - какво е това?

Електрони и протони играят важна роля в енергийната образование. Те създават разлика напрежение от двете страни на мембраната на митохондриите, който генерира насочено движение на частиците - ток. Дихателната верига (това ETC, електронен транспорт верига) е медиатор на прехвърлянето на положително заредени частици в пространството intermembrane и отрицателно заредени частици в дебелината на вътрешната мембрана на митохондриите.

Главната роля във формирането на енергия принадлежи на АТР-синтаза. Този комплекс от енергия променя посоката на движение на протони в биохимичните енергийни връзки. Между другото, е почти идентичен с комплекса се намира в хлоропластите на растенията.

И комплекси на веригата ензими респираторни

Електрон трансфер се придружава от биохимични реакции в присъствието на системата за ензим. Тези биологично активни вещества, много копия от които образуват големи сложни структури, служат като посредници в трансфера на електрони.

Комплекси на дихателната верига - са централните компоненти на транспорта на заредени частици. Общо във вътрешната митохондриална мембрана 4 са на такова образуване, както и АТР синтаза. Всички тези структури имат една обща цел - опаковане ETC електронен трансфер на водородните протони в intermembrane пространство и, като следствие, синтеза на АТФ.

Комплексът е група от протеинови молекули, сред които са ензими, структурни и сигнални протеини. Всяка от 4 комплекси изпълнение само си му характеристика, функция. Нека видим кои задачи в ЕТЦ представят тези структури.

комплекс I

Прехвърлянето на електрони във вътрешността на основната роля на митохондриалната мембрана се играе от дихателната верига. Елиминиране реакция на водородни протони и електрони придружаващия ги - един от основните реакции Т.Н. Първият набор от транспортна верига поема молекула на NAD * Н + (при животни) или NADP * Н + (растения), последвано от разцепване на четири водородни протони. Всъщност, поради този комплекс биохимична реакция I се нарича също NADH - дехидрогеназа (наречен централен ензим).

състав дехидрогеназа сложни желязо сяра протеини включват 3 вида и флавин мононуклеотид (FMN).

комплекс II

Работата на този комплекс не включва прехвърляне на водородни протони в intermembrane пространство. Основната функция на тази структура е да се осигурят допълнителни електрони веригата на електронен транспорт чрез сукцинат окисление. Централна ензимен комплекс - сукцинат-бензохинон оксидоредуктаза, който катализира разцепването на електрони от янтърна киселина и прехвърляне на бензохинон е липофилен.

Доставчик на водородни протони и електрони към втория комплекс е FAD * _Н2. Въпреки това, флавин аденин динуклеотид ефективност по-малко от това на неговите аналози - NAD или NADP * H * Н.

Състав II се състои от три вида сложни желязо сяра протеини и централната оксидоредуктаза ензим сукцинат.

комплекс III

Следващият компонент на сметката, ETC се състои от цитохром б ₅₅₆ б _560, и с _1, както и протеин риска желязо-сяра. Работа на третия комплект е свързан с предаването на два водородни протони в intermembrane пространство и електрони от липофилната бензохинона на цитохром С

характеристика на риска на протеин е, че тя се разтваря в мазнина. Други протеини на тази група, изпълнени в комплексите на дихателната верига, водоразтворим. Тази функция се отразява на положението на протеиновите молекули на дебелината на вътрешната митохондриална мембрана.

Третият набор от функции като убихинон-цитохром с оксидоредуктаза.

комплекс IV

Той цитохром-оксидант комплекс, който е крайната цел в т.н. Нейната задача е да се прехвърлят електрони от цитохром с за кислородните атоми. След това отрицателно заредени О атоми ще реагират с протони водородните да се образува вода. Основната ензим - цитохром с оксидоредуктаза кислород.

Структурата на четвъртия Комплексът включва цитохром с, _3, и две медни атоми. Централната роля в трансфера на електрони към кислорода отиде цитохром _3. Взаимодействието на тези структури се потиска азот цианид и въглероден оксид в глобален смисъл, това води до прекратяване на синтеза на АТФ и унищожаване.

убихинон

Убихинон - витамин субстанция, липофилно съединение, което се движи свободно в дебелината на мембраната. митохондриалната респираторна верига не може без тази структура, т.е.. к. Той е отговорен за електронен транспорт от комплексите I и II на комплекс III.

Убихинон е производно бензохинон. Тази структура може да бъде посочена в Схеми Q писмо или съкращение LN (липофилна убихинон). Окислението на молекулата води до образуването на семихинонът - силен окислител, който е потенциално опасен за клетката.

АТФ синтаза

Главната роля във формирането на енергия принадлежи на АТР-синтаза. Тази структура използва gribopodobnaya енергия насочено движение на частици (протони), за да го превърне в химическата енергия.

Основният процес, който се появява по време на ETC - е окисляване. Дихателната верига е отговорен за електронен транспорт в митохондриалната мембрана дебел и тяхното натрупване в матрицата. Едновременно с това, комплексите от I, III и IV се изпомпва водородни протони в intermembrane пространство. такса разлика от двете страни на мембраната води до директното движение на протони през синтаза ATP. Тъй Н + влиза матрицата, са изпълнени електрони (които са свързани с кислород) за образуване на неутрално вещество за клетката - вода.

АТФ синтаза F0 състои от и F1 субединици, които заедно образуват рутер молекулата. F1 се състои от три три алфа и бета субединици, които заедно образуват канал. Този канал има същия диаметър, които имат водородни протони. С течение на положително заредени частици чрез синтаза глава АТР F ₀ молекули е усукан от 360 градуса около оста си. През това време на AMP или ADP (adenozinmono- и дифосфат) са свързани фосфатен остатък с високо енергийни връзки, които обграждат голямо количество енергия.

АТФ синтаза се намират в тялото, не само в митохондриите. В растенията, тези комплекси са разположени върху мембраната на вакуоли (tonoplast), както и thylakoids хлоропласта.

Също така в животински клетки и растителни ATPases присъстват. Те имат подобна структура като тази на синтаза АТР, но тяхното действие е насочено за елиминиране на фосфатни остатъци на разходите на енергия.

Биологичната смисъла на дихателната верига

Първо, реакции на крайния продукт ETC е т.нар метаболитен вода (300-400 мл на ден). На второ място, синтеза на АТФ и съхранение на енергия в биохимични облигации на молекулата. В ден 40-60 кг аденозин се синтезира, и също се използва в ензимни реакции клетки. Животът на една молекула АТФ е 1 минута, така че дихателната верига трябва да работи гладко, точно и без грешки. В противен случай, в клетката ще умре.

Митохондриите се считат централи на всяка клетка. Техният брой зависи от енергията, която се изисква за определени функции. Например, неврони могат да се преброят до 1000 митохондрии, които често образуват клъстер в синаптичната т.нар плака.

Разликите между дихателната верига на растения и животни

При растенията още "електроцентрали" на клетката е хлоропластов. От вътрешната мембрана на тези органели също са открити ATP синтаза, и това е предимство в сравнение с животинските клетки.

Също растения могат да оцелеят във високи концентрации на въглероден оксид, азот и цианид поради цианид устойчив начин в т.н. Така дихателната верига завършва в убихинон, който електрони директно се прехвърлят към кислородните атоми. В резултат на това по-малко АТФ се синтезира, обаче, растението може да оцелее неблагоприятни условия. Животни в такива случаи, продължителното излагане на умират.

Ние можем да се сравни ефективността на NAD, FAD и цианид устойчив път през образуването на АТФ показател при прехвърляне един електрон.

• с NAD или NADP образуван от 3 молекули АТР;
• FAD е оформена с две молекули АТР;
• на цианид образува една устойчива молекула път ATP.

Еволюционна значение на ETC

За всички еукариотни организми, основен източник на енергия е дихателната верига. Biochemistry синтеза на АТФ в клетката е разделен на два вида, субстрат фосфорилиране и окислително фосфорилиране. ETC се използва в синтеза на втория тип енергия, т.е.. Е. Поради редоксиреакциите.

В прокариотни организми АТР образува само в субстрат фосфорилиране в гликолиза етап. Шест въглеродни захари (глюкоза) за предпочитане включени в цикъла реакция и изходната клетка получава две молекули АТР. Този вид енергия се счита за най-примитивното синтеза, т.е.. К. евкариотни клетки по време на окислително фосфорилиране, образувани 36 ATP молекули.

Все пак, това не означава, че днешните растения и животни са загубили способността да фосфорилиране на субстрата. Точно този тип синтеза на АТФ беше единственият от трите етапа на производството на енергия в клетката.

Гликолиза в еукариоти се извършва в цитоплазмата на клетката. Има всички необходими ензими, които могат да разцепват глюкоза на две молекули на пирогроздена киселина за образуване на 2 молекули на АТР. Всички следващи етапи се провеждат в митохондриалния матрикс. Krebs цикъл или цикъл трикарбоксилна киселина, както се случва в митохондриите. Това затворена верижна реакция, в резултат на които синтезират NAD и FAD * H * Н2. Тези молекули ще бъдат използвани като консуматив в Т.Н.