Cadwyn resbiradol: ensymau swyddogaethol

Mae pob adweithiau biocemegol yn y celloedd o unrhyw organeb yn digwydd gyda gwariant ynni. cadwyn anadlol - cyfres strwythurau penodol sydd wedi eu lleoli ar y bilen fewnol mitocondria ac yn gwasanaethu ar gyfer ffurfio ATP. Adenosine yn ffynhonnell amlbwrpas o egni a gall gronni y 80-120 kJ.

Anadlol gadwyn electron - beth ydyw?

Electronau a phrotonau yn chwarae rhan bwysig mewn addysg ynni. Maent yn creu gwahaniaeth foltedd ar ddwy ochr y bilen y mitocondria sy'n cynhyrchu cynnig gyfeirio y gronynnau - ar hyn o bryd. cadwyn anadlol (mae'n ETC, electron cadwyn cludiant) yn cyfryngwr wrth drosglwyddo gronynnau gwefr bositif yn y gofod intermembrane a gronynnau gwefr negatif yn nhrwch y bilen mewnol mitocondria.

Y brif rôl yn ffurfio egni yn perthyn i'r ATP-synthase. Mae'r set gymhleth o ynni newid y cyfarwyddyd y cynnig proton yn y cysylltiadau ynni biocemegol. Gyda llaw, mae bron yn union yr un fath i'r cymhleth wedi ei leoli yn y cloroplastau o blanhigion.

A chanolfannau o ensymau gadwyn anadlol

trosglwyddo electronau yn cyd-fynd adweithiau biocemegol ym mhresenoldeb y system ensym. Mae'r rhain yn sylweddau yn fiolegol gweithredol, mae llawer o gopïau o'r sy'n ffurfio strwythurau cymhleth mawr, yn gwasanaethu fel cyfryngwyr yn trosglwyddo electronau.

Cyfadeiladau o'r gadwyn anadlol - yn elfennau canolog o gludo gronynnau godir. Cyfanswm yn y bilen mitochondrial fewnol 4 yn ffurfio o'r fath, yn ogystal â ATP synthase. Mae'r holl strwythurau hyn yn rhannu nod cyffredin - ETC lapio electron trosglwyddo protonau hydrogen yn y gofod intermembrane ac, o ganlyniad, y synthesis o ATP.

Mae'r cymhleth yn glwstwr o foleciwlau protein, ymhlith y mae ensymau, strwythurol a phroteinau signalau. Mae pob un o'r 4 cyfadeiladau cyflawni ei dim ond ei nodweddiadol, swyddogaeth. Gadewch i ni weld pa dasgau yn y ETC cyflwyno'r strwythurau hyn.

Rwyf cymhleth

Mae trosglwyddo electronau yn y tu mewn i'r brif rôl bilen mitochondrial cael ei chwarae gan y gadwyn anadlol. adwaith Dileu protonau ac electronau hydrogen sy'n dod gyda hwy - un o'r prif adweithiau ETC. Mae set gyntaf o gadwyn trosglwyddo yn cymryd yn ganiataol moleciwl o NAD * H + (mewn anifeiliaid) neu NADP * H + (planhigion), wedi'i ddilyn gan holltiad y pedwar proton hydrogen. A dweud y gwir, o ganlyniad i hyn adwaith biocemegol cymhleth Rwyf hefyd yn cael ei alw'n NADH - dehydrogenase (a enwir ensymau ganolog).

Mae cyfansoddiad dehydrogenase proteinau haearn sylffwr cymhleth yn cynnwys 3 math, ac mononucleotide Flavin (FMN).

II cymhleth

Nid yw gweithrediad y cymhleth hwn yn golygu trosglwyddo protonau hydrogen yn y gofod intermembrane. Prif swyddogaeth y strwythur hwn yw cyflenwi electronau ychwanegol i'r gadwyn trosglwyddo electronau drwy gyfrwng ocsideiddio succinate. Central cymhleth ensymau - oxidoreductase succinate-ubiquinone, sy'n catalyzes holltiad electronau o asid succinic a throsglwyddo i ubiquinone yn lipoffilig.

Cyflenwr o brotonau ac electronau hydrogen i'r ail gymhleth hefyd yn FAD * H _2. Fodd bynnag, Flavin adenin diniwcleotid effeithlonrwydd llai na hynny o'i analogau - NAD neu NADP * H * H.

Mae cyfansoddiad II yn cynnwys tri math o broteinau haearn sylffwr cymhleth a succinate ensym oxidoreductase ganolog.

III cymhleth

Mae'r elfen nesaf y cyfrif, ETC cynnwys cytochrome b ₅₅₆ b _560, ac c _1, yn ogystal â Risg protein haearn sylffwr. Cyflogi y drydedd set yn gysylltiedig â throsglwyddo ddau protonau hydrogen yn y gofod intermembrane, ac electronau o'r ubiquinone lipoffilig i cytochrome C.

Nodwedd Risg o brotein yw ei fod yn toddi mewn braster. proteinau eraill y grŵp hwn oedd yn cyfarfod yn y cyfadeiladau y gadwyn anadlol, sy'n toddi mewn dŵr. Mae'r nodwedd hon yn effeithio ar y sefyllfa y moleciwlau protein yn y trwch y bilen mitochondrial mewnol.

Mae drydedd set o swyddogaethau fel ubiquinone-cytochrome c oxidoreductase.

IV cymhleth

Mae'n gymhleth cytochrome-oxidant sef y gyrchfan olaf yn y ETC. Ei waith yw trosglwyddo electronau o cytochrome c ar gyfer yr atom ocsigen. Yn dilyn hynny, bydd gwefr negatif atomau O adweithio â'r protonau hydrogen i ffurfio dŵr. Y prif ensymau - cytochrome c oxidoreductase ocsigen.

Mae strwythur y pedwerydd cymhleth yn cynnwys cytochrome yn, a _3, a dau atom copr. Mae'r rôl ganolog yn trosglwyddo electronau i ocsigen yn mynd cytochrome _3. Mae'r rhyngweithio rhwng strwythurau hyn yn cael ei hatal cyanide nitrogen a charbon monocsid, mewn ystyr eang, ac mae'n arwain at derfynu synthesis ATP a dinistr.

ubiquinone

Ubiquinone - sylwedd fitamin-fel, cyfansoddyn lipoffilig, sy'n symud yn rhydd yn y trwch y bilen. Ni all cadwyn anadlol mitochondrial wneud heb y strwythur hwn, hy. k. Mae'n gyfrifol am gludiant electron o'r cyfadeiladau I a II i cymhleth III.

Ubiquinone yn deilliadol benzoquinone. Gall y strwythur hwn yn cael ei gyfeirio ato yn llythyr Cynlluniau Q neu LN cryno (ubiquinone lipoffilig). Mae ocsideiddio y moleciwl yn arwain at ffurfio semiquinone - a oxidizer cryf, all fod yn beryglus ar gyfer y gell.

ATP synthase

Y brif rôl yn ffurfio egni yn perthyn i'r ATP-synthase. Mae'r strwythur hwn yn defnyddio cynnig ynni gyfeirio gribopodobnaya o ronynnau (protonau) i drawsnewid i mewn i egni cemegol.

Mae'r broses sylfaenol sy'n digwydd drwy gydol y ETC - yn ocsideiddio. Mae'r gadwyn anadlol yn gyfrifol am trosglwyddo electronau yn y bilen mitochondrial fwy trwchus ac yn eu cronni yn y matrics. Ar yr un pryd, mae'r canolfannau o I, III a IV yn cael ei bwmpio protonau hydrogen yn y gofod intermembrane. gwahaniaeth tâl ar ochr y bilen yn arwain at symudiadau cyfeiriadol o brotonau drwy'r synthase ATP. Ers H + mynd i mewn i'r matrics, electronau yn cael eu bodloni (sy'n gysylltiedig â ocsigen) i ffurfio sylwedd niwtral ar gyfer y gell - dŵr.

ATP f0 synthase cynnwys ac is-uned F1 sydd gyda'i gilydd yn ffurfio'r moleciwl llwybrydd. F1 cynnwys tri tri alffa a beta is-uned, sydd gyda'i gilydd yn ffurfio sianel. Mae gan y sianel yn union yr un diamedr, sydd â hydrogen phroton. Gyda threigl ronynnau gwefr bositif drwy'r pen synthase ATP F ₀ moleciwlau yn troi gan 360 gradd o amgylch ei hechelin. Yn ystod y cyfnod hwn, i AMP neu ADP (adenozinmono- a diphosphate) ynghlwm gweddillion ffosffad gyda bondiau uchel-ynni, sy'n amgylchynu'r y swm mawr o ynni.

ATP synthase i'w cael yn y corff, nid yn unig yn y mitocondria. Mewn planhigion, cyfadeiladau hyn hefyd wedi eu lleoli ar y bilen y gwagolion (tonoplast), yn ogystal â'r thylakoids cloroplast.

Hefyd yn anifeiliaid celloedd ac ATPases planhigion yn bresennol. Mae ganddynt strwythur tebyg fel un y synthase ATP, ond mae eu camau gweithredu yn cael ei gyfeirio ar ddileu gweddillion ffosffad â'r gwariant ynni.

Ystyr biolegol y gadwyn anadlol

Yn gyntaf, diwedd adweithiau ETC cynnyrch yn y dŵr metabolig hyn a elwir yn (300-400 ml y dydd). Yn ail, y synthesis o ATP ac ynni storio mewn bondiau biocemegol y moleciwl. Ar y dydd 40-60 adenosine kg yn syntheseiddio, ac mae'r un peth yn cael ei ddefnyddio mewn celloedd adweithiau enzymatic. Mae bywyd un moleciwl o ATP yn 1 munud, felly rhaid i'r gadwyn anadlol redeg yn llyfn, yn gywir a heb wallau. Fel arall, bydd y gell yn marw.

Mitocondria yn cael eu hystyried orsafoedd ynni o unrhyw gell. Mae eu rhif yn dibynnu ar yr egni sydd eu hangen ar gyfer swyddogaethau penodol. Er enghraifft, gall niwronau gael eu cyfrif hyd at 1000 mitocondria sy'n aml yn ffurfio clwstwr yn y synaptig hyn a elwir plac.

Gwahaniaethau rhwng y gadwyn anadlol mewn planhigion ac anifeiliaid

Mewn planhigion, mae "gweithfeydd pŵer" ychwanegol y gell yn cloroplast. Ar y bilen fewnol organynnau hyn hefyd i'w cael ATP synthase, ac mae hyn yn fantais dros y celloedd anifeiliaid.

Gall planhigion hefyd oroesi mewn crynodiadau uchel o garbon monocsid, nitrogen a seianid oherwydd ffordd cyanid-gwrthsefyll yn y ETC. cadwyn anadlol a thrwy hynny yn dod i ben ar ubiquinone, lle electronau yn cael eu trosglwyddo yn uniongyrchol i'r atomau ocsigen. O ganlyniad, mae llai o ATP yn syntheseiddio, fodd bynnag, y planhigyn yn gallu goroesi amodau anffafriol. Anifeiliaid mewn achosion o'r fath, amlygiad hirfaith i farw.

Gallwn gymharu effeithlonrwydd NAD, FAD a llwybr cyanid-gwrthsefyll drwy ffurfio dangosydd ATP wrth drosglwyddo 1 electron.

• gyda NAD neu NADP ffurfio gan 3 moleciwlau o ATP;
• FAD ei ffurfio gyda dau moleciwlau o ATP;
• o cyanid yn ffurfio 1 cynaliadwy moleciwl ATP llwybr.

arwyddocâd esblygol ETC

Ar gyfer yr holl organebau ewcaryotig, yn ffynhonnell bwysig o ynni yn y gadwyn anadlol. Biocemeg synthesis ATP yn y gell yn cael ei rhannu'n ddau fath, ffosfforyleiddiad swbstrad a ffosfforyleiddiad ocsidiol. ETC cael ei ddefnyddio yn y synthesis o ail fath o ynni, hy. E. Oherwydd rhydocs adweithiau.

Mewn organebau procaryotig ATP a ffurfiwyd yn unig mewn ffosfforyleiddiad swbstrad yng nghyfnod glycolysis. siwgrau Chwe-garbon (yn ddelfrydol glwcos) yn rhan o'r cylch adwaith, ac mae'r gell allbwn yn derbyn dau moleciwlau o ATP. Mae'r math hwn o ynni yn cael ei ystyried i fod y synthesis mwyaf cyntefig, hy. K. ewcaryotau yn ystod ffosfforyleiddiad ocsidiol a ffurfiwyd 36 o foleciwlau ATP.

Fodd bynnag, nid yw hyn yn golygu bod planhigion ac anifeiliaid heddiw wedi colli'r gallu i swbstrad ffosfforyleiddiad. Dim ond y math hwn o ATP synthesis oedd yr unig un o'r tri cham o gynhyrchu ynni yn y gell.

Glycolysis yn ewcaryotau yn digwydd yn y cytoplasm y gell. Mae pob un o'r ensymau angenrheidiol a all glynu glwcos i ddau moleciwlau o asid pyruvic i ffurfio 2 moleciwlau o ATP. Mae'r holl gamau dilynol ddigwydd yn y matrics mitochondrial. cylchred Krebs neu'r cylch asid tricarboxylic, fel sy'n digwydd yn y mitocondria. Mae hyn yn cau adweithiau cadwyn o ganlyniad sy'n cyfosod NAD a FAD * H * H2. Bydd y rhain yn cael eu defnyddio moleciwlau fel traul yn ETC.