Hingamisteede ahela: funktsionaalsed ensüümid

Kõik biokeemilisi reaktsioone rakkudes tahes organism esineda energiakulu. Hingamisteede ahela - järjestusespetsiivilisel struktuurid, mis asuvad sisekesta mitokondrid ja teenida ATP teke. Adenosiin on mitmekülgne energiaallikas ja võib koguneda 80-120 kJ.

Hingamisteede elektronide ahela - mis see on?

Elektronid ja prootonid mängida olulist rolli energia haridus. Nad loovad pingeerinevus vastaskülgedel membraani mitokondrid, mis genereerib suunatud liikumise osakesi - voolu. Hingamisteede ahela (see ETC, elektronide transporti ahel) on vahendajaks üleandmise positiivselt laetud osakesi intermembrane ruumi ja negatiivselt laetud osakesi paksus sisemembraani mitokondrite.

Peamised rolli kujunemist energia kuulub ATP süntaasi. See keerukas kogum energia muudab prootoni liikumise biokeemilise energia sidemed. Muide, on peaaegu identne kompleks asub kloroplastid taimi.

Ja komplekside hingamisahela ensüümid

Electron üleandmisega kaasnevad biokeemilised reaktsioonid juuresolekul ensüümi süsteemi. Need bioloogiliselt aktiivseid aineid, palju koopiaid, mis moodustavad suure keeruliste struktuuride toimib vahendajana üleandmine elektronid.

Komplekside hingamisahela - Kesk osade transport laetud osakesed. Kokku sisemises mitokondri membraani 4 on sellise moodustumist, samuti ATP süntaasi. Kõik need struktuurid on ühine eesmärk - pakkimine ETC elektronide ülekande vesiniku prootonite intermembrane ruumi ja sellest tulenevalt, ATP sünteesi.

Kompleks on klastri valgumolekule, mille hulgas on ensüümid, struktuuri- ja signaalvalkudega. Kõik 4 komplekse täidab oma ainult oma iseloomuliku, funktsioon. Vaatame, mis ülesandeid ETC esitada need struktuurid.

I kompleksi

Üleandmine elektronide sisemuse mitokondri membraani peamine roll on hingamisahela. Kõrvaldamisreaktsiooni vesiniku prootonitest ja elektronidest neid saatvad - üks peamisi reaktsioone JNE Esimese rühma transpordiahelat eeldab molekul NAD * H + (loomadel) või NADP * H + (taimed), millele järgnes lahtilõikamine neli vesinikuaatomit prootonid. Tegelikult tänu sellele keeruline biokeemilist reaktsiooni I nimetatakse ka NADH - dehüdrogenaasi (nimega keskne ensüüm).

Kompositsioon dehüdrogenaasikompleksis raua-väävli valkude hulka kuuluvad 3 liiki ja flaviinmononukleotiidist (FMN).

II kompleks

Operation selle keerulise ei hõlma üleandmise vesiniku prootonite intermembrane ruumi. Põhifunktsioon see struktuur on pakkuda täiendavaid elektrone elektroni transpordi ahela abil suktsinaadi oksüdatsiooni. Kesk ensüümi kompleksi - suktsinaadi-ubikinoon oksidoreduktasi, mis katalüüsib lõhustamist elektrone suktsiinhape ja pannakse ubikinoon on lipofiilne.

Pakkuja vesinikust prootonid ja elektronid teisele keerukam ka Tootlikkus * _H2. Kuid flaviinadeniindinukleotiidi tõhusust alla selle analooge - NAD või NADP * H * H.

Kompositsioon II koosneb kolme tüüpi kompleksi raua-väävli valke ja tsentraalse oksidoreduktasi ensüümi suktsinaadi.

III kompleks

Järgmine osa võtta, ETC koosneb tsütokroom b ₅₅₆ b _{560 ja} c _1, samuti raud-väävel valgu Risk. Töötava kolmanda komplekt on üleminekuga seotud kahe vesiniku prootoneid intermembrane ruumi ning elektrone lipofiilne ubikinoon tsütokroom C

Risk funktsioon valku on, et see lahustub rasvas. Teised valgud selles rühmas, mis vastasid kompleksides hingamisahela vees lahustuvad. See funktsioon mõjutab asend valgumolekule paksuse mitokondri membraani.

Kolmandas toimib ubikinoon-tsütokroom c oksidoreduktasi.

kompleks IV

Ta tsütokroom oksüdatiivsete kompleks, mis on lõplik sihtkoht JNE Selle ülesanne on suunata elektrone tsütokroom c hapniku aatomit. Seejärel negatiivselt laetud O aatomit hakkab reageerima vesinikuga prootonid moodustamiseks vett. Peamiseks ensüümi - tsütokroom c oksidoreduktasi hapnikku.

Struktuuri neljanda kompleksis tsütokroom a, _3, ja kaks vase aatomit. Keskne roll elektronide ülekannet hapnikule läks tsütokroom _3. Interaktsioon nende struktuuride pärsitakse lämmastiku tsüaniidi ja vingugaasi, globaalses mõttes viib lõpetamist ATP sünteesi ja hävitamine.

ubikinooniks

Ubikinoon - vitamiini-taolist ainet, lipofiilne ühend, mis liigub vabalt membraani paksus. mitokondriaalse hingamisahela ei saa ilma selle struktuuri, st. k. Ta vastutab elektronide transporti kompleksidest I ja II kompleksi III.

Ubikinoon on bensokinoonne derivaat. See struktuur võib viidata skeemidel Q täht või lühendatud LN (lipofiilne ubikinoon). Oksüdatsioon molekuli viib moodustamine semiquinone - tugev oksüdeerija järele, mis on potentsiaalselt ohtlik rakus.

ATP süntaasi

Peamised rolli kujunemist energia kuulub ATP süntaasi. See struktuur kasutab gribopodobnaya suunatud energia liikumise osakeste (prootonite) muutmaks seda keemilise energia.

Põhiprotsess, mis toimub kogu ETC - oksüdatsioon. Hingamisahela vastutab elektronide transporti mitokondri membraani paksemad ja nende kogunemise maatriksis. Samaaegselt kompleksides I, III ja IV pumbatakse vesinik prootoneid intermembrane ruumi. tasu vahe pool membraani viib suunatud liikumine prootonid läbi ATP süntaasi. Kuna H + siseneda maatriksi, elektronid on täidetud (mis on seotud hapnikuga), moodustades neutraalse aine rakule - vesi.

ATP süntaasi F0 koosneb ja F1 subühikud, mis koos moodustavad ruuter molekul. F1 koosneb kolmest kolm alfa ja beeta subühikute, mis üheskoos moodustavad kanali. See kanal on täpselt sama läbimõõduga, mis on vesiniku prootonit. Mis aja positiivselt laetud osakesi läbi ATP süntaasi peaga F ₀ molekulide väänatakse 360 kraadi ümber oma telje. Selle aja jooksul, et AMP või ADP (adenozinmono- ja difosfaatglükuronosüültransferaasi) on liitunud fosfaadijäägi koos suure energiaga sidet, mis ümbritsevad suurel hulgal energiat.

ATP süntaasi leidub kehas, mitte ainult mitokondrid. Taimedes need kompleksid paiknevad ka membraani vakuoolid (tonoplast), samuti kloroplastides Tülakoid.

Ka loomsete rakkude ja taime ATPaaside viibivad. Neil on sarnane struktuur nagu, et ATP süntaasi, kuid nende tegevus on suunatud elimineerimisele fosfaat jääkainetest energia kulutamist.

Bioloogiline tähendust hingamisahela

Esiteks lõpptoode ETC reaktsioonid on niinimetatud metaboolse vee (300-400 ml päevas). Teiseks, ATP sünteesi ja energia salvestamise biokeemilistes väärtpaberid molekuli. Kolmandal päeval 40-60 kg adenosiini sünteesitakse ja sama kasutatakse ensüümreaktsioonide rakkudes. Elu üks molekul ATP on 1 minut, nii hingamisteede kett peab toimima sujuvalt, täpselt ja ilma vigadeta. Vastasel korral raku sureb.

Mitokondrid peetakse elektrijaamad mis tahes raku. Nende arv sõltub energia, mis on vajalik teatud funktsioone. Näiteks neuronite võib arvestada kuni 1000 mitokondrid mis moodustavad sageli klastri sünaptiline niinimetatud naastu.

Erinevused hingamisahela taimedes ja loomades

Taimedes täiendav "elektrijaamad" raku on kloroplasti. Vastupidi sisemembraani neist organellid leidub ka ATP süntaasi, ja see on eelis loomarakud.

Ka taimed võivad jääda kõrgetes kontsentratsioonides süsinikmonooksiidi, lämmastiku ja tsüaniidi tõttu tsüaniidiga resistentsed moel JNE Hingamisteede ahela seega lõpeb ubikinoon, kust elektronid üle otse hapniku aatomitega. Selle tulemusena vähem ATP sünteesitakse aga taim võib jääda ebasoodsates tingimustes. Loomad sellistel juhtudel pikemaajalisel kokkupuutel surra.

Saame võrrelda efektiivsust NAD, FAD ja tsüaniidiga resistentsed tee kaudu ATP indikaator moodustumise ülekandmisel 1 elektron.

• NAD või NADP moodustunud 3 ATP molekule;
• FAD moodustub kahe ATP molekule;
• tsüaniidi moodustab 1 säästvaks ATP molekuli.

Evolutionary tähtsust ETC

Kõigi eukarüootsete organismide peamine energiaallikas on hingamisahela. Biokeemia ATP sünteesi rakus jaguneb kahte tüüpi, aluspind fosforüülimise ja oksüdatiivse fosforüülimise. ETC kasutatakse sünteesi teist tüüpi energiat, st. E. tõttu redoksreakstiooni.

Prokarüootsetes organismides ATP moodustub ainult substraati fosforüülimise glükolüüsil staadiumis. Kuus-süsinik suhkrud (eelistatavalt glükoosi) osaleb reaktsiooni vältel ning väljundi raku tehakse kaks ATP molekule. Seda tüüpi energia peetakse kõige primitiivse sünteesi, st. K. eukarüoote oksüdatiivse fosforüülimise moodustatud 36 ATP molekuli.

Kuid see ei tähenda, et tänapäeva taimed ja loomad on kaotanud võime aluspinnale fosforüülimise. Just seda tüüpi ATP sünteesi oli ainus kolm etappi energia tootmiseks rakus.

Glycolysis eukarüootides toimub raku tsütoplasmasse. Seal on kõik vajalikud ensüümid, mida saab lõhustada glükoosi kahe molekuli püroviinamarihapet , et moodustada 2 ATP molekule. Kõik järgnevad etapid toimuvad mitokondrite maatriksis. Krebsi tsüklis või trikarboksüülhappetsükli nagu see ilmneb mitokondrid. See suletud ahelreaktsiooni tulemusena, mis sünteesivad NAD ja Tootlikkus * H * H2. Need molekulid kasutada tarbitavad JNE