Dýchací řetězec: funkční enzymy

Všechny biochemické reakce v buňkách jakéhokoliv organismu vyskytují s výdejem energie. Dýchací řetězec - sekvenci specifické struktury, které jsou umístěny na vnitřní membráně mitochondrií a slouží k tvorbě ATP. Adenosin je univerzální zdroj energie a může se hromadit na 80 až 120 kJ.

Respirační elektron řetězce - co to je?

Elektrony a protony hrají důležitou roli ve vzdělávání v oblasti energie. Vytvářejí rozdíl napětí na opačných stranách membrány mitochondrií, které vytváří směřující pohyb částic - aktuální. Dýchací řetězec (to ETC, transport elektronů řetězce) je mediátorem přenosu kladně nabitých částic v prostoru intermembrane a záporně nabitých částic v tloušťce vnitřní membrány mitochondrií.

Hlavní roli při tvorbě energie, patří do ATP-syntázy. Tato komplexní sada energie mění směr protonové pohybu v biochemických energetických vazeb. Mimochodem, je téměř totožný s komplex se nachází v chloroplastech rostlin.

A komplexy enzymů dýchacího řetězce

přenos elektronů je doprovázen biochemických reakcí v přítomnosti enzymového systému. Tyto biologicky aktivní látky, mnoho kopií, které tvoří velké komplexní struktury, slouží jako prostředníci v přenosu elektronů.

Komplexy dýchacího řetězce - jsou základní komponenty transportu nabitých částic. Celkem ve vnitřní mitochondriální membrány 4 jsou takové formace, stejně jako ATP syntázy. Všechny tyto konstrukce mají společný cíl - obal ETC přenos elektronů vodíkových protonů v prostoru intermembrane a, v důsledku toho, syntézu ATP.

Komplex je shluk proteinových molekul, mezi kterými jsou enzymy, strukturální a signalizační proteiny. Každá ze 4 komplexů plní svou jen jeho charakteristickou funkci. Podívejme se, které úkoly v ETC prezentovat tyto struktury.

komplex I

Přenos elektronů v interiéru mitochondriální membrány hlavní roli hraje dýchacího řetězce. Eliminační reakce vodíku protony a elektrony, které je doprovázejí - je jedním z hlavních reakcí APOD První soubor dopravního řetězce předpokládá molekuly NAD * H + (u zvířat) nebo NADP * H + (rostliny), následovanou štěpením čtyř vodíkových protonů. Ve skutečnosti, vzhledem k této složité biochemické reakce I se také nazývá NADH - dehydrogenázy (pojmenovaný centrální enzym).

Skladba dehydrogenasy železo síry proteiny zahrnují 3 druhů a flavinmononukleotid (FMN).

komplex II

Provoz tohoto komplexu nezahrnuje převod vodíkových protonů v prostoru intermembrane. Hlavní funkcí této struktury je dodávat další elektrony elektronového transportního řetězce pomocí sukcinát oxidace. Centrální enzymový komplex - sukcinát-ubichinon oxidoreduktázy, která katalyzuje štěpení elektronů z kyseliny jantarové a jejich předání do ubichinonu je lipofilní.

Dodavatel vodíku protony a elektrony do druhého komplexu je FAD * _H2. Nicméně, flavin adenin dinukleotid účinnost menší než je jeho analogů - NAD nebo NADP * H * H.

Složení II se skládá ze tří druhů komplexu železo-sirných proteinů a centrální oxidoredukční enzym sukcinátu.

komplex III

Dalším prvkem účtu, ETC se skládá z cytochromu b ₅₅₆ b _560, a c _1, jakož i Fes Protein rizik. Zaměstnanosti třetí sady je spojen s převodem dvou vodíkových protonů v prostoru intermembrane, a elektrony z lipofilní ubichinonu k cytochromu C.

Funkce riziko bílkovin je, že se rozpouští v tucích. Další proteiny z této skupiny, který se setkal v komplexech dýchacího řetězce, rozpustné ve vodě. Tato funkce má vliv na polohu molekul proteinu v tloušťce vnitřní mitochondriální membrány.

Třetí sada funkcí, jako ubichinon-cytochrom c oxidoreduktasy.

komplex IV

On cytochrom antioxidační komplex, který je konečný cíl v ETC. Jeho úkolem je přenášet elektrony z cytochromu c na atomy kyslíku. Následně záporně nabité atomy O bude reagovat s vodíkovými protony za vzniku vody. Hlavní enzym - cytochrom c oxidoreduktasy kyslík.

Struktura čtvrtého komplexu obsahuje cytochrom a, a _3, a dva atomy mědi. Ústřední role v přenosu elektronů na kyslík šel cytochromu _3. Interakce těchto struktur je potlačena kyanid dusíku a oxid uhelnatý, se v celosvětovém měřítku, to vede k ukončení syntézy ATP a destrukce.

ubiquinone

Ubichinon - vitamin-jako látka, lipofilní sloučeniny, který se volně pohybuje v tloušťce membrány. mitochondriální respirační řetězec se neobejde bez této struktury, tj. k. Je zodpovědný za transport elektronů z komplexů I a II komplexu III.

Ubichinon je benzochinon derivát. Tato struktura může být uvedená v Schémata Q písmenem nebo zkráceně LN (lipofilní ubichinonu). Oxidace molekuly vede k semichinon - silné oxidační činidlo, které je potenciálně nebezpečný pro buňku.

ATP syntáza

Hlavní roli při tvorbě energie, patří do ATP-syntázy. Tato konstrukce využívá gribopodobnaya energie směřuje pohyb částic (protonů), převést ji na chemickou energii.

Základní proces, který se vyskytuje po celém ETC - je oxidace. Dýchací řetězec je zodpovědný za transportu elektronů v mitochondriální membrány silnější a jejich hromadění v matrici. Současně, komplexy I, III a IV se čerpá vodíkových protonů v prostoru intermembrane. náboj rozdíl na stranách membrány vede k směrový pohyb protony přes ATP syntázy. Vzhledem k tomu, H + vstup do matrice, jsou-li splněny elektrony (které jsou spojeny s kyslíkem) pro vytvoření neutrální látku pro buňku - vody.

ATP syntáza F0 se skládá z a F1 podjednotky, které dohromady tvoří směrovače molekuly. F1 se skládá ze tří tří alfa a beta podjednotky, které společně tvoří kanál. Tento kanál má přesně stejný průměr, které mají vodíkové protony. S průchodem pozitivně nabitých částic přes ATP syntázy hlavy F ₀ molekuly je zkroucen o 360 stupňů kolem své osy. Během této doby, AMP nebo ADP (adenozinmono- a difosfát) jsou připojeny fosfátový zbytek s vysoce energetických vazeb, které obklopují velké množství energie.

ATP syntáza se nacházejí v lidském těle, a to nejen v mitochondriích. V rostlinách, tyto komplexy jsou také umístěny na membráně vakuol (tonoplast), jakož i chloroplastu thylakoids.

Také u zvířat jsou přítomny buňky a rostlinné ATPasy. Mají podobné uspořádání jako na ATP syntázy, ale jejich působení je zaměřeno na odstranění fosfátových zbytků na výdaje energie.

Biologický význam dýchacího řetězce

Za prvé, konečný produkt ETC reakce je takzvaný metabolický voda (300-400 ml za den). Za druhé, syntéza ATP a skladování energie v biochemických vazeb v molekule. V den je 40-60 kg adenosin syntetizovány, a stejný je používán v enzymatických reakcích buňkách. Život jedné molekuly ATP je 1 minuta, takže dýchací řetězec musí pracovat hladce, přesně a bez chyb. V opačném případě se buňka zemře.

Mitochondrie jsou považovány elektrárny jakékoliv buňce. Jejich počet závisí na energii, které jsou potřebné pro některé funkce. Například, neurony lze počítat až 1000 mitochondrie, které často tvoří clusteru v synaptické tzv plaku.

Rozdíly mezi dýchacího řetězce v rostlinách a zvířatech

V rostlinách, další „elektrárny“ z buňky je chloroplastu. Na vnitřní membráně těchto organel se nacházejí také ATP syntázy, a to je výhoda oproti živočišnými buňkami.

Také rostliny mohou přežít ve vysoké koncentraci oxidu uhelnatého, dusíku a kyanidem v důsledku kyanid rezistentní způsobem v ETC. Dýchací řetězec tak končí na ubichinonu, ze které elektrony jsou přímo převedeny na atomy kyslíku. Výsledkem je, že méně ATP je syntetizován však rostlina může přežít nepříznivé podmínky. Zvířata v takových případech, dlouhodobé vystavení zemřít.

Můžeme porovnat účinnost NAD, FAD a kyanid-rezistentní cesta tvorbou indikátoru ATP při převodu 1 elektron.

• s NAD nebo NADP, tvořené 3 molekulami ATP;
• FAD je vytvořen se dvěma molekulami ATP;
• kyanidu vytváří 1 udržitelnou cestu ATP molekulu.

Evoluční význam ETC

U všech eukaryotických organismů, je hlavním zdrojem energie je dýchací řetězec. Biochemie syntézy ATP v buňce se dělí na dva typy, substrátu fosforylace a oxidativní fosforylace. ETC se používá při syntéze druhého typu energie, tj. E. vzhledem k oxidačně redukčních reakcí.

V prokaryotických organismech ATP vytvořena pouze k fosforylaci substrátu glykolýzu fázi. Šest cukrů uhlíku (s výhodou glukóza), jež se podílejí na reakčním cyklu, a výstupní buňka přijímá dvě molekuly ATP. Tento druh energie, je považován za nejprimitivnější syntézy, tj. K. Eukaryotes během oxidativní fosforylace tvořena 36 ATP molekul.

Nicméně, toto neznamená, že dnešní rostliny a živočichové ztratili schopnost substrátu fosforylace. Právě tento typ syntézy ATP byl pouze jeden ze tří fází výroby energie v buňce.

Glykolýza v eukaryot probíhá v cytoplazmě buňky. K dispozici jsou všechny potřebné enzymy, které mohou štěpí glukózu na dvou molekul kyseliny pyrohroznové za vzniku 2 molekuly ATP. Všechny následné kroky probíhají v mitochondriální matrix. Krebsův cyklus nebo cyklus trikarboxylových kyselin, jako je tomu v mitochondriích. Tento uzavřený řetězové reakce, v důsledku které syntetizují NAD a FAD * H * H2. Tyto molekuly budou použity jako přídavný materiál v ETC.