Cadea respiratoria: enzimas funcionais

Todas as reaccións bioquímicas nas células de calquera organismo ocorrer co gasto de enerxía. cadea respiratoria - a estruturas específicas de secuencias que están situados na membrana interna de mitocondrias e serven para a formación de ATP. A adenosina é unha fonte versátil de enerxía e pode acumular os 80 a 120 kJ.

Respiratory cadea de electróns - o que é?

Electróns e protóns desempeñar un papel importante na educación de enerxía. Eles crear unha diferenza de tensión en lados opostos da membrana da mitocondria que xera un movemento dirixido das partículas - corrente. cadea respiratoria (isto ETC, cadea de transporte de electróns) é un mediador na transferencia de partículas cargadas positivamente no espazo intermembranar e partículas cargadas negativamente na espesura da membrana interna das mitocondrias.

O principal papel na formación de enerxía pertence ao ATP-sintase. Este conxunto complexo de enerxía cambia a dirección do movemento de protóns nos lazos enerxía bioquímica. By the way, é case o mesmo que o complexo sitúase nos cloroplastos das plantas.

E complexos dos enzimas da cadea respiratoria

de transferencia de electróns é acompañada por reaccións bioquímicas na presenza do sistema de encima. Estas substancias bioloxicamente activas, moitos dos cales copias formar grandes estruturas complexas, servir como intermediarios na transferencia de electróns.

Complexos da cadea respiratoria - son compoñentes centrais do transporte de partículas cargadas. Total na membrana mitocondrial interna 4 son de tal formación, así como ATP-sintase. Todas estas estruturas comparten un obxectivo común - embrulho ETC transferencia de electróns de protóns de hidróxeno no espazo intermembranar e, como consecuencia, a síntese de ATP.

O complexo é un conxunto de moléculas de proteína, entre os que hai encimas, proteínas estruturais e de sinalización. Cada un dos 4 complexos de cumprir a súa só a súa característica, función. Imos ver cales tarefas no ETC presentar esas estruturas.

complexo I

A transferencia de electróns no interior do papel principal da membrana mitocondrial é desempeñado pola cadea respiratoria. reacción de eliminación de protóns de hidróxeno e os electróns que os acompañan - unha das principais reaccións ETC. Un primeiro conxunto de cadea de transporte asume molécula de NAD * H (en animais) ou NADP * H (plantas), seguido por escote dos catro protóns de hidróxeno. En realidade, debido a esta reacción bioquímica complexo I tamén se chama NADH - Deshidrogenasa (encima chamada central).

As proteínas ferro-xofre complexos Deshidrogenasa de composición inclúen 3 tipos, eo mononucleótido flavina (FMN).

complexo II

A operación deste complexo non implica a transferencia de protóns de hidróxeno no espazo intermembranar. A función principal desta estrutura é o de proporcionar electróns adicionais para a cadea de transporte de electróns a través de oxidación de succinato. Central complexo enzima - oxidorredutase succinato-ubiquinona, que cataliza a Eumetazoa de electróns desde ácido succínico e de transferencia á ubiquinona é lipofílico.

Provedor de protóns de hidróxeno e electróns para a segunda complexo é tamén FAD * H _2. Con todo, a eficiencia de flavina adenina dinucleótido menos que os seus análogos - NAD ou NADP * H * H.

A composición II consiste en tres tipos de proteínas ferro-xofre complexos e succinato encima oxidoredutase central.

complexo III

O seguinte compoñente da conta, ETC consiste citocromo b ₅₅₆ b _{560 ec 1,} así como o risco de proteínas ferro-xofre. O emprego do terceiro conxunto está asociada coa transferencia de dous protóns de hidróxeno no espazo intermembranar, e os electróns desde a ubiquinona lipofílica ao citocromo C.

recurso risco de proteína é que se disolve na graxa. Outras proteínas deste grupo que se atopaba nos complexos da cadea respiratoria, soluble en auga. Isto afecta a posición das moléculas de proteína na espesura da membrana mitocondrial interna.

O terceiro conxunto de funcións como ubiquinona-citocromo c oxidorredutase.

IV complexo

El complexo citocromo-oxidante que é o destino final na ETC. A súa función é a transferencia de electróns do citocromo c aos átomos de osíxeno. Subsecuentemente átomos de O cargados negativamente han reaccionar cos protóns de hidróxeno para formar auga. A principal encima - citocromo c oxidorredutase osíxeno.

A estrutura do complexo cuarto inclúe citocromo un, un _3, e dous átomos de cobre. O papel central na transferencia de electróns ao osíxeno foi citocromo a _3. A interacción destas estruturas suprímese cianuro de nitróxeno e monóxido de carbono, nun sentido global, que leva á cesamento da síntese de ATP e destrución.

ubiquinone

Ubiquinona - unha substancia similar á vitamina, un composto lipófilo, o cal móvese libremente no grosor da membrana. cadea respiratoria mitocondrial non pode facer sen esta estrutura, é dicir ,. k. É responsable do transporte de electróns desde os complexos I e II do complexo III.

A ubiquinona é un derivado benzoquinone. Esta estrutura pode ser referida na letra Esquemas Q ou LN abreviado (ubiquinona lipofílico). A oxidación da molécula conduce á formación de semiquinona - un oxidante forte, a cal é potencialmente perigoso para a célula.

ATP sintase

O principal papel na formación de enerxía pertence ao ATP-sintase. Esta estrutura utiliza movemento enerxía dirixida gribopodobnaya de partículas (protóns) para convertela en enerxía química.

O proceso básico que se produce en todo o ETC - é a oxidación. A cadea respiratoria é responsable do transporte de electróns na membrana mitocondrial máis espesa ea súa acumulación na matriz. Ao mesmo tempo, os complexos de I, III e IV é bombeado protóns de hidróxeno no espazo intermembranar. diferenza de carga sobre os lados da membrana leva ao movemento direccional de protóns a través da ATP sintase. Como H introducir a matriz, os electróns son satisfeitas (que está asociado co osíxeno) para formar unha substancia neutra para a célula - auga.

ATP sintase F0 consiste e subunidades de F1 que en conxunto forman a molécula router. F1 ten tres tres subunidades alfa e beta, que en conxunto forman unha canle. Esta canle ten exactamente o mesmo diámetro, o cal ten un protóns de hidróxeno. Co paso de partículas con carga positiva a través da cabeza da ATP sintase F ₀ moléculas é torcido en 360 graos ao redor do seu eixe. Durante este tempo, a AMP ou ADP (difosfato e adenozinmono-) están ligados residuo fosfato con conexións de alta enerxía, que circundan a gran cantidade de enerxía.

ATP sintase son encontradas no corpo, non só nas mitocondrias. Nas plantas, estes complexos tamén están localizados na membrana dos vacúolos (tonoplast), así como os cloroplastos tilacóides.

Tamén en animais e células de plantas son ATPases presente. Teñen unha estrutura semellante á da ATP sintase, pero a súa acción está dirixida para a eliminación de residuos de fosfato ao gasto de enerxía.

O significado biolóxico da cadea respiratoria

En primeiro lugar, as reaccións ETC. produto final é a así chamada auga metabólica (300-400 ml por día). En segundo lugar, a síntese de ATP e de almacenamento de enerxía nas conexións bioquímicas da molécula. O día 40-60 kg adenosina é sintetizado, ea mesma é usada en células de reaccións enzimáticas. A vida dunha molécula de ATP é de 1 minuto, de xeito que a cadea respiratoria debe operar sen problemas, con precisión e sen erros. En caso contrario, a célula morrerá.

As mitocondrias son considerados centrais de calquera célula. O seu número depende da enerxía que son necesarias para determinadas funcións. Por exemplo, as neuronas poden ser contadas ata 1000 mitocondrias que frecuentemente forman unha agrupación no sináptica así chamada placa.

As diferenzas entre a cadea respiratoria en plantas e animais

Nas plantas, un "centrais de enerxía" adicionais da célula é un cloroplasto. Na membrana interna destes organelos tamén se atopan ATP sintase, e esta é unha vantaxe sobre as células animais.

Ademais as plantas poden sobrevivir en altas concentracións de monóxido de carbono, de nitróxeno e de cianuro debido á forma cianuro resistente no ETC. cadea respiratoria remata, así, a ubiquinona, a partir da cal os electróns son transferidos directamente aos átomos de osíxeno. Como resultado, menos ATP é sintetizado, con todo, a planta pode sobrevivir a condicións adversas. Animais en tales casos, a exposición prolongada a morrer.

Podemos comparar a eficiencia de NAD, FAD e cianuro de camiño-resistente a través da formación indicador de ATP, cando a transferencia dun electrón.

• con NAD ou NADP formado por 3 moléculas de ATP;
• FAD está formado con dúas moléculas de ATP;
• de cianuro forma unha molécula de ATP camiño sostible.

significado evolutivo da ETC

Para todos os organismos eucarióticos, unha importante fonte de enerxía é a cadea respiratoria. bioquímica da síntese de ATP na célula divídese en dous tipos, de fosforilación de substrato e fosforilación oxidativa. Etc é usado na síntese do segundo tipo de enerxía, é dicir. E. Debido a reaccións redox.

Nos organismos procariotas ATP formado só na fosforilación do substrato en fase de glicólise. azucres de seis carbonos (dun modo preferido glicosa) implicado no ciclo de reacción, ea célula de saída recibe dúas moléculas de ATP. Este tipo de enerxía é considerada como a síntese máis primitivo, é dicir. K. eucariotas durante a fosforilación oxidativa formado 36 moléculas de ATP.

Con todo, iso non significa que as plantas e os animais de hoxe perderon a capacidade de substrato de fosforilación. Só este tipo de síntese de ATP foi a única das tres fases de produción de enerxía na célula.

Glicólise en Eucariontes ten lugar no citoplasma da célula. Hai todos os encimas necesarias que poden clivar glicosa a dúas moléculas de ácido pirúvico para formar 2 moléculas de ATP. Todos os pasos seguintes ocorren na matriz mitocondrial. ciclo de Krebs ou ciclo de ácido tricarboxílico, como ocorre nas mitocondrias. Esta pechada reaccións en cadea como un resultado do cal sintetizar NAD e FAD * H * H2. Estas moléculas pode ser usado como un consumel en ETC.