Kupumua mlolongo: kazi Enzymes

athari zote biochemical katika seli ya kiumbe yoyote kutokea kwa matumizi ya nishati. Kupumua mlolongo - mlolongo miundo maalum ambayo ziko utando wa ndani wa mitochondria na kutumika kwa ajili ya malezi ya ATP. Adenosine ni hodari chanzo cha nguvu na inaweza kujilimbikiza KJ 80-120.

Kupumua elektroni mlolongo - ni nini?

Elektroni na protoni na jukumu muhimu katika elimu ya nishati. Wao kuunda voltage tofauti kutafautisha ya utando wa mitochondria kwamba inazalisha moja kwa moja mwendo wa chembe - ya sasa. Kupumua mlolongo (ni ETC, elektroni usafiri mnyororo) ni mpatanishi katika uhamisho wa chembe chaji chanya katika nafasi intermembrane na chembe chaji hasi kwa unene wa utando wa ndani wa mitochondria.

Jukumu kuu katika malezi ya nishati ni ya ATP synthase. Hii kuweka ngumu ya nishati hubadili mwelekeo wa protoni mwendo katika mahusiano ya nishati biochemical. Kwa njia, ni karibu sawa na tata iko katika chloroplasti ya mimea.

Na complexes ya Enzymes kupumua mlolongo

Electron uhamisho huambatana na athari biochemical mbele ya mfumo wa enzyme. Hizi vitu ur kazi, nakala nyingi za ambazo ni miundo kubwa tata, kutumika kama waamuzi katika uhamisho wa elektroni.

Complexes mlolongo kupumua - ni sehemu ya kati ya usafiri wa chembechembe kushtakiwa. Jumla katika ndani mitochondrial utando 4 ni ya malezi kama hayo, pamoja na ATP synthase. miundo yote kushiriki katika lengo moja - wrapping ETC elektroni uhamisho wa protons hidrojeni katika nafasi intermembrane na, kama matokeo, awali ya ATP.

tata ni nguzo ya molekuli protini, kati ya ambayo kuna Enzymes, kimuundo na kuashiria protini. Kila moja ya complexes 4 kutimiza tu wake zake tabia, kazi. Hebu kuona ni kazi katika ETC sasa miundo.

I tata

uhamisho wa elektroni katika mambo ya ndani ya mitochondrial utando jukumu kuu ni kucheza na mlolongo wa kupumua. Kutokomeza majibu ya protoni ya hidrojeni na elektroni kuandamana nao - moja ya athari kuu NK seti ya kwanza ya mzunguko wa usafiri akubali molekuli ya NAD * H + (kwa wanyama) au NADP * H + (mimea), ikifuatiwa na mpasuko ya protoni ya hidrojeni nne. Kwa kweli, kutokana na hii biochemical mmenyuko tata I pia huitwa NADH - dehydrogenase (aitwaye enzyme kati).

utungaji dehydrogenase tata protini chuma-sulfuri ni pamoja na aina 3, na Flavin mononucleotide (FMN).

II tata

Uendeshaji wa tata hii haina kuhusisha uhamisho wa protons hidrojeni katika nafasi intermembrane. kazi kubwa ya muundo huu ni ugavi elektroni ziada kwa mlolongo elektroni usafiri kwa njia ya susineti oxidation. Central enzyme tata - susineti-ubiquinone oxidoreductase, ambayo huchochea Nembo ya elektroni kutoka asidi succinic na uhamisho kwa ubiquinone ni lipophilic.

Supplier ya protoni ya hidrojeni na elektroni kwa tata ya pili ni pia FAD * H _2. Hata hivyo, Flavin adenine dinucleotide ufanisi chini ya ile ya analogues wake - NAD au NADP * H * H.

utungaji II lina aina tatu za tata protini chuma-sulfuri na Kati oxidoreductase enzyme susineti.

III ngumu

sehemu ya pili ya akaunti, ETC lina saitokromu b ₅₅₆ b _560, na c _1, pamoja na chuma-sulfuri protini Hatari. Ajira ya seti ya tatu ni kuhusishwa na uhamisho wa protons hidrojeni mbili katika nafasi intermembrane, na elektroni kutoka ubiquinone lipophilic kwa saitokromu C.

Hatari Kipengele cha protini ni kwamba dissolves katika mafuta. protini nyingine ya kundi hili kwamba walikutana complexes ya mlolongo kupumua, maji mumunyifu. Kipengele hiki huathiri nafasi ya molekuli protini katika unene wa ndani ya utando mitochondrial.

seti ya tatu ya kazi kama ubiquinone-saitokromu c oxidoreductase.

tata IV

Yeye saitokromu madhubuti tata yaani marudio ya mwisho katika NK kazi yake ni kuhamisha elektroni kutoka saitokromu c kwa atomi oksijeni. Hatimaye chaji hasi O atomi kuguswa na protons hidrojeni na kuunda maji. enzyme kuu - saitokromu c oxidoreductase oksijeni.

muundo wa tata ya nne ni pamoja na saitokromu a, _3, na atomi mbili shaba. jukumu kuu katika uhamisho wa elektroni kwa oksijeni akaenda saitokromu _3. mwingiliano wa miundo hii ni suppressed nitrojeni sianidi na monoksidi kaboni, kwa maana duniani, inaelekeza kusitishwa kwa ATP awali na uharibifu.

ubiquinone

Ubiquinone - vitamini-kama dutu, kiwanja lipophilic, ambayo hatua kwa uhuru katika unene wa utando. mitochondrial kupumua mlolongo hawezi kufanya bila ya muundo huu, yaani. k. Ni wajibu wa usafiri wa elektroni kutoka complexes I na II ya tata III.

Ubiquinone ni benzoquinone derivative. Muundo huu inaweza kuwa inajulikana katika miradi ya Q herufi au kifupi LN (lipophilic ubiquinone). oxidation ya molekuli inaongoza kwa malezi ya semiquinone - oxidizer nguvu, ambayo ni uwezekano wa hatari kwa seli.

ATP synthase

Jukumu kuu katika malezi ya nishati ni ya ATP synthase. Muundo huu anatumia gribopodobnaya nishati iliyoongozwa mwendo wa chembe (protons) na kubadili kwenye nishati kemikali.

mchakato wa msingi kwamba hutokea katika ETC - ni oxidation. mlolongo kupumua ina wajibu wa elektroni usafiri katika utando mitochondrial mazito na mkusanyiko wao katika tumbo. Wakati huo huo, complexes ya I, III na IV husukumwa protons hidrojeni katika nafasi intermembrane. malipo tofauti pande ya utando inaongoza kwa harakati directional ya protoni katika ATP synthase. Tangu H + kuingia tumbo, elektroni zimetimizwa (kwamba ni kuhusishwa na oksijeni) na kuunda dutu upande wowote kwa kiini - maji.

ATP synthase F0 lina na F1 subunits ambayo pamoja kuunda router molekuli. F1 lina tatu tatu ya Alpha na Beta subunits, ambayo pamoja kuunda channel. Kituo hiki kina hasa mduara huo, ambayo protons hidrojeni. Pamoja na kifungu cha chembe chaji chanya kwa njia ya ATP synthase kichwa F ₀ molekuli ni inaendelea na nyuzi 360 karibu mhimili wake. Wakati huo, kwa AMP au ADP (adenozinmono- na diphosphate) ni masharti phosphate mabaki na vifungo high-nishati, ambayo surround kiasi kikubwa cha nishati.

ATP synthase hupatikana katika mwili, si tu katika mitochondria. Katika mimea, complexes haya ni pia ziko juu ya utando wa vakuli (tonoplast), pamoja na thylakoids chloroplast.

Pia katika mnyama seli na kupanda ATPases zipo. Wana muundo sawa na ile ya ATP synthase, lakini hatua yao ni moja kwa moja juu ya kuondoa mabaki ya phosphate ya matumizi ya nishati.

maana ya kibiolojia ya mlolongo kupumua

Kwanza, mwisho wa bidhaa ETC athari ni kile kinachoitwa maji metaboli (300-400 ml kwa siku). Pili, awali ya ATP na nishati ya kuhifadhi katika vifungo biochemical ya molekuli. Wakati siku 40-60 kg trifosfati inasanisiwa, na huo ni kutumika katika enzymatic seli athari. maisha ya molekuli moja ya ATP ni dakika 1, hivyo mlolongo kupumua lazima kazi vizuri, kwa usahihi na bila makosa. Vinginevyo, simu ya watakufa.

Mitochondria wanaochukuliwa vituo nguvu ya kiini yoyote. Idadi yao inategemea nishati ambayo inahitajika kwa ajili ya kazi fulani. Kwa mfano, neurons zinaweza kuhesabiwa hadi mitochondria 1000 ambayo mara nyingi fomu ya nguzo katika sinepsi kinachojulikana plaque.

Tofauti kati ya mlolongo kupumua kwa mimea na wanyama

Katika mimea, ziada "nguvu mimea" ya kiini ni chloroplast. On utando wa ndani wa organelles hawa pia hupatikana ATP synthase, na huu ni faida zaidi ya seli ya wanyama.

Pia mimea inaweza kuishi katika viwango vya juu cha monoksidi kaboni, nitrojeni na sianidi kutokana na njia sianidi sugu katika NK Kupumua mlolongo hivyo kuisha saa ubiquinone, ambapo elektroni ni moja kwa moja kuhamishiwa atomi oksijeni. Matokeo yake, chini ya ATP synthesized, hata hivyo, kupanda inaweza kuishi hali mbaya. Wanyama katika hali kama hizo, muda mrefu na kufa.

Tunaweza kulinganisha ufanisi wa NAD, FAD na sianidi sugu njia kwa njia ya ATP kiashiria malezi wakati kuhamisha 1 elektroni.

• na NAD au NADP lililoundwa na 3 molekuli ya ATP;
• FAD inaundwa na molekuli mbili za ATP;
• ya sianidi hutengeneza 1 endelevu njia ATP molekuli.

Mabadiliko umuhimu wa ETC

Kwa viumbe wote yukariyoti, chanzo kikuu cha nishati ni mlolongo wa kupumua. Biokemia ATP awali katika kiini imegawanywa katika aina mbili, substrate ufosforiaji na fosforasi uoksidishaji. ETC hutumiwa katika usanisi wa aina ya pili ya nishati, yaani. E. Kutokana na redoksi athari.

Katika viumbe prokaryotic ATP sumu tu katika substrate ufosforiaji katika hatua glycolysis. Six-carbon sukari (ikiwezekana glucose) kushiriki katika mzunguko mmenyuko, na kiini pato anapata molekuli mbili za ATP. Aina hii ya nishati ni inachukuliwa kuwa awali wengi kale, yaani. K. Yukaryoti wakati phosphorylation oxidative sumu 36 ATP molekuli.

Hata hivyo, hii haina maana kwamba mimea na wanyama wa leo wamepoteza uwezo wa substrate ufosforiaji. Tu aina hii ya ATP awali ilikuwa moja tu ya hatua tatu za uzalishaji wa nishati katika seli.

Glycolysis katika eukaryotes hufanyika katika cytoplasm ya seli. Kuna Enzymes zote muhimu ambayo inaweza kuambatana glucose molekuli mbili za asidi piruvati kuunda 2 molekuli ya ATP. hatua zote baadae kufanyika katika Matrix mitochondrial. Mzunguko Krebs au tricarboxylic asidi mzunguko, kama hutokea katika mitochondria. Hii imefungwa athari mnyororo na matokeo yake ni kuunganisha NAD na FAD * H * H 2. molekuli hizi zitatumika kama Consumable katika NK