Chuỗi hô hấp: enzyme chức năng

Tất cả các phản ứng sinh hóa trong các tế bào của bất kỳ sinh vật xảy ra với tiêu hao năng lượng. chuỗi hô hấp - một cấu trúc cụ thể trình tự được đặt trên màng trong của ty lạp thể và phục vụ cho sự hình thành của ATP. Adenosine là một nguồn linh hoạt năng lượng và có thể tích lũy các 80-120 kJ.

chuỗi electron hô hấp - đó là những gì?

Electron và proton đóng một vai trò quan trọng trong việc giáo dục năng lượng. Họ tạo ra một sự khác biệt điện áp trên các cạnh đối diện của màng tế bào của các ty lạp thể mà tạo ra một chuyển động trực tiếp của các hạt - hiện tại. chuỗi hô hấp (nó ETC, điện tử dây chuyền vận tải) là một người hòa giải trong việc chuyển giao các hạt tích điện dương trong không gian intermembrane và các hạt mang điện tích âm ở độ dày của màng tế bào bên trong của ty lạp thể.

Vai trò chính trong việc hình thành năng lượng thuộc ATP-synthase. thiết lập phức tạp năng lượng này làm thay đổi hướng chuyển động proton trong các mối quan hệ năng lượng sinh hóa. Bằng cách này, là gần giống như khu phức hợp nằm trong lục lạp của thực vật.

Và khu phức hợp của các enzym chuỗi hô hấp

chuyển điện tử được đi kèm bởi các phản ứng sinh hóa trong sự hiện diện của hệ thống enzyme. Những chất hoạt tính sinh học, nhiều bản sao trong đó hình thành các cấu trúc phức tạp lớn, đóng vai trò trung gian trong việc chuyển giao của các electron.

Phức của chuỗi hô hấp - là những thành phần trung tâm của việc vận chuyển các hạt tích điện. Tổng cộng trong màng ty thể bên trong 4 đang hình thành như vậy, cũng như ATP synthase. Tất cả những cấu trúc chia sẻ một mục tiêu chung - chuyển electron gói ETC proton hydro trong không gian intermembrane và, như một hệ quả, quá trình tổng hợp ATP.

Khu phức hợp một cụm của các phân tử protein, trong đó có các enzyme, kết cấu và các protein truyền tín hiệu. Mỗi phòng trong số 4 hợp thực hiện duy nhất của nó đặc trưng, chức năng của mình. Chúng ta hãy xem những nhiệm vụ trong ETC trình bày cấu trúc này.

tôi phức tạp

Việc chuyển electron trong nội thất của vai trò chính màng ty thể được chơi bởi chuỗi hô hấp. phản ứng loại bỏ các proton hydro và electron đi theo họ - một trong những phản ứng chính ETC. Một tập đầu tiên của chuỗi vận chuyển giả định phân tử NAD * H + (ở động vật) hoặc NADP * H + (thực vật), tiếp theo là sự phân tách trong bốn proton hydro. Trên thực tế, do phản ứng sinh hóa phức tạp này, tôi cũng được gọi là NADH - dehydrogenase (tên enzyme trung ương).

Thành phần dehydrogenase protein sắt-lưu huỳnh phức tạp bao gồm 3 loại, và flavin mononucleotide (FMN).

phức tạp II

Hoạt động của phức hợp này không liên quan đến việc chuyển nhượng proton hydro trong không gian intermembrane. Chức năng chính của cấu trúc này là để cung cấp electron bổ sung cho các chuỗi vận chuyển electron bằng phương pháp oxy hóa succinate. Trung enzyme phức tạp - succinate-ubiquinone oxidoreductase này xúc tác sự phân tách của các electron từ axit succinic và chuyển giao cho ubiquinone là lipophilic.

Nhà cung cấp các proton hydro và electron đến phức tạp thứ hai cũng là FAD * H _2. Tuy nhiên, hiệu quả Flavin adenine dinucleotide ít hơn so với các chất tương tự của nó - NAD hoặc NADP * H * H.

Thành phần II bao gồm ba loại protein sắt-lưu huỳnh phức tạp và trung tâm enzyme oxidoreductase succinate.

III phức tạp

Thành phần tiếp theo của tài khoản, ETC gồm cytochrome b ₅₅₆ b _560, và c _1, cũng như protein rủi ro sắt-lưu huỳnh. Việc làm của tập thứ ba có liên quan đến việc chuyển nhượng hai proton hydro trong không gian intermembrane, và electron từ ubiquinone lipophilic đến cytochrome C.

Tính năng rủi ro của protein là nó hòa tan trong chất béo. protein khác của nhóm này mà gặp nhau trong những khu phức hợp của chuỗi hô hấp, tan trong nước. Tính năng này ảnh hưởng đến vị trí của các phân tử protein trong độ dày của màng ty thể bên trong.

Tập thứ ba của các chức năng như ubiquinone-cytochrome c oxidoreductase.

IV phức tạp

Ông cytochrome oxy hóa phức tạp mà là điểm đến cuối cùng trong ETC. Nhiệm vụ của nó là để chuyển các electron từ cytochrome c cho các nguyên tử oxy. Sau đó tích điện âm nguyên tử O sẽ phản ứng với proton hydro để tạo thành nước. Enzym chính - cytochrome c oxidoreductase oxy.

Cấu trúc của phức tạp thứ tư bao gồm cytochrome a, a _3, và hai nguyên tử đồng. Vai trò trung tâm trong việc chuyển giao các electron với oxy đi cytochrome _3. Sự tương tác của các cấu trúc bị ức chế xyanua nitơ và carbon monoxide, trong một ý nghĩa toàn cầu, nó dẫn đến việc chấm dứt quá trình tổng hợp ATP và hủy diệt.

ubiquinone

Ubiquinone - một chất như vitamin, một hợp chất ưa mỡ, trong đó di chuyển tự do trong độ dày của màng tế bào. chuỗi hô hấp ty lạp thể không thể thiếu cấu trúc này, tức là. k. Nó có nhiệm vụ vận chuyển điện tử từ phức I và II đến phức tạp III.

Ubiquinone là một dẫn xuất benzoquinone. Cấu trúc này có thể được gọi trong thư Schemes Q hoặc LN viết tắt (lipophilic ubiquinone). Quá trình oxy hóa của phân tử dẫn đến sự hình thành của semiquinone - một chất oxy hóa mạnh, có khả năng gây nguy hiểm cho tế bào.

ATP synthase

Vai trò chính trong việc hình thành năng lượng thuộc ATP-synthase. Cấu trúc này sử dụng chuyển động năng lượng của đạo gribopodobnaya của các hạt (proton) để chuyển đổi nó thành năng lượng hóa học.

Quá trình cơ bản xảy ra trong suốt ETC - là quá trình oxy hóa. Chuỗi hô hấp có nhiệm vụ vận chuyển điện tử trong màng ty thể dày hơn và tích lũy của họ trong ma trận. Đồng thời, các phức hợp I, III và IV được bơm proton hydro trong không gian intermembrane. chênh lệch phí ở hai bên của màng tế bào dẫn đến phong trào hướng của proton qua synthase ATP. Kể từ khi H + vào ma trận, các electron được đáp ứng (có liên quan đến oxy) để tạo thành một chất trung tính cho tế bào - nước.

ATP synthase F0 gồm và tiểu đơn vị F1 mà cùng nhau tạo thành phân tử router. F1 bao gồm ba ba alpha và beta tiểu đơn vị, mà cùng nhau tạo thành một kênh. Kênh này có chính xác đường kính tương tự, trong đó có một proton hydro. Với việc thông qua các hạt tích điện dương qua synthase đầu ATP F ₀ phân tử được xoắn bằng 360 độ xung quanh trục của nó. Trong thời gian này, để AMP hoặc ADP (adenozinmono- và diphosphate) được gắn cặn phosphate với một trái phiếu năng lượng cao, bao quanh số lượng lớn năng lượng.

ATP synthase được tìm thấy trong cơ thể, không chỉ trong các ty lạp thể. Ở thực vật, những phức cũng nằm trên màng của không bào (tonoplast), cũng như các màng thylakoid lục lạp.

Cũng trong động vật và tế bào ATPases cây có mặt. Họ có một cấu trúc tương tự như của synthase ATP, nhưng hành động của họ được định hướng vào việc loại bỏ dư lượng phosphate để chi tiêu năng lượng.

Ý nghĩa sinh học của chuỗi hô hấp

Thứ nhất, các phản ứng ETC sản phẩm cuối cùng là các nước trao đổi chất cái gọi là (300-400 ml mỗi ngày). Thứ hai, quá trình tổng hợp ATP và năng lượng lưu trữ vào trái phiếu sinh hóa của phân tử. Tại ngày 40-60 kg adenosine được tổng hợp, và cùng được sử dụng trong các tế bào phản ứng enzym. Cuộc sống của một phân tử ATP là 1 phút, vì vậy chuỗi hô hấp phải hoạt động thông suốt, chính xác và không có lỗi. Nếu không, các tế bào sẽ chết.

Ti thể được coi là các nhà máy điện của bất kỳ tế bào. số của họ phụ thuộc vào năng lượng được yêu cầu cho chức năng nhất định. Ví dụ, tế bào thần kinh có thể được tính lên đến 1000 mitochondria mà thường tạo thành một cụm trong synaptic cái gọi là mảng bám.

Sự khác nhau giữa các chuỗi hô hấp ở thực vật và động vật

Ở thực vật, thêm "nhà máy điện" của tế bào là một lục lạp. Trên màng bên trong của những cơ quan này cũng được tìm thấy ATP synthase, và đây là một lợi thế so với các tế bào động vật.

Ngoài ra thực vật có thể tồn tại ở nồng độ cao của khí carbon monoxide, nitơ và xyanua do cách xyanua chịu trong ETC. chuỗi hô hấp do đó kết thúc vào ubiquinone, từ đó electron được chuyển trực tiếp đến các nguyên tử oxy. Kết quả là, ít ATP được tổng hợp, tuy nhiên, nhà máy có thể tồn tại những điều kiện bất lợi. Loài vật trong trường hợp này, tiếp xúc lâu dài để chết.

Chúng ta có thể so sánh hiệu quả của NAD, FAD và đường dẫn xyanua chịu thông qua sự hình thành chỉ số ATP khi chuyển 1 electron.

• với NAD hoặc NADP hình thành bởi 3 phân tử ATP;
• FAD được hình thành với hai phân tử ATP;
• cyanide tạo thành 1 phân tử đường ATP bền vững.

ý nghĩa tiến hóa Trung tâm ETC

Đối với tất cả các sinh vật nhân chuẩn, một nguồn chính của năng lượng là chuỗi hô hấp. Hóa sinh tổng hợp ATP trong tế bào được chia thành hai loại, bề mặt phosphoryl hóa và oxy hóa phosphoryl hóa. ETC được sử dụng trong quá trình tổng hợp của loại thứ hai của năng lượng, tức là. E. Do oxi hóa khử phản ứng.

Trong các sinh vật prokaryote ATP chỉ hình thành ở bề mặt phosphoryl hóa trong giai đoạn glycolysis. đường Sáu-carbon (tốt nhất là glucose) tham gia vào chu trình phản ứng, và các tế bào sản lượng nhận được hai phân tử ATP. Đây là loại năng lượng được coi là quá trình tổng hợp nguyên thủy nhất, tức là. K. Eukaryote trong phosphoryl oxy hóa hình thành 36 phân tử ATP.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là thực vật và động vật ngày nay đã mất khả năng đế phosphoryl hóa. Chỉ cần loại tổng hợp ATP là người duy nhất trong ba giai đoạn của sản xuất năng lượng trong tế bào.

Glycolysis ở eukaryote diễn ra trong tế bào chất của tế bào. Có tất cả các enzyme cần thiết mà có thể tách glucose để hai phân tử axit pyruvic để tạo thành 2 phân tử ATP. Tất cả các bước tiếp theo sẽ diễn ra trong ma trận của ty lạp thể. Krebs chu kỳ hoặc chu trình acid tricarboxylic, như xảy ra trong các ty lạp thể. Đây đóng phản ứng chuỗi kết quả là trong đó tổng hợp NAD và FAD * H * H2. Những phân tử này sẽ được sử dụng như một tiêu hao trong ETC.