biológiai oxidáció
Küldje el a jó munkát a tudásbázis könnyen. Használd az alábbi űrlapot
A diákok, egyetemi hallgatók, fiatal kutatók, a tudásbázis a tanulásban és a munka nagyon hálás lesz.
A katabolizmus szerves anyagokat a szövetekben kíséri az oxigénfogyasztás és felszabadulását a CO2. Ezt a folyamatot nevezik szöveti légzést. Oxigén az eljárást alkalmazzuk, mint a hidrogén-akceptor oxidációval (dehidrogénezhető anyagok (szubsztrátok), miáltal a szintetizált víz oxidációs folyamat lehet, amely az alábbi egyenlettel :. SH2 + 1/2 O 2 # 97; S + H2O. Különböző oxidálódó szerves anyagok (S - szubsztrátok) olyan metabolitok, katabolizmus ekzoergicheskim azok dehidrogénezési eljárás. Az energia oxidációja során felszabaduló reakciók vagy teljesen eloszlik a hő, vagy részben kiégett foszforilációs ADP ATP alkotnak. A szervezet átalakítja mintegy 40% a felszabaduló energia az oxidációs, az energia a nagy energiájú ATP kötések. A legtöbb organizmus a bioszférában, a módszer vagy nagyon hasonló ahhoz (például egy terminál hidrogén-akceptor lehet oxigénatom és a másik vegyület), mint a fő forrása a szükséges energia a szintézis intracelluláris ATP. Ily módon a sejt átalakítja a kémiai energiát a tápanyagok kívülről érkezett, hasznosítható metabolikus energia. A dehidrogénezési reakciót, és eljárás konvertáló felszabaduló energia az ATP szintézis - ez az energia kapcsolási reakcióban. Teljesen teljes párosítást az oxidatív foszforiláció ADR:
Az oxidatív foszforiláció az ADP. elektron transzport lánc - TSTE
A fenti egyenlet a redox reakció általánosított formában, mivel a szubsztrátum mutat oxidációs közvetlen dehidrogénezési, az oxigén, mint egyfajta azonnali akceptor hidrogén. Tény, hogy az oxigén részt vesz az elektron transzport másként. Vannak köztes hordozók elektron elektron donor forrás SH2 egy terminális elfogadó - O2. A teljes folyamat egy lánc egymást követő oxidációs-redukciós reakciókban, amelyekben van egy kölcsönhatás a hordozók. Mindegyik közbenső hordozóanyagot kezdetben viselkedik, mint egy akceptor elektronok és a protonok az oxidált állapotban, hogy a redukált forma. Aztán átmegy a következő elektron szállító és visszatér az oxidált állapotba. Az utolsó lépésben hordozó transzferek elektronokat oxigént, amelyet azután csökken a víz. Egy sor szekvenciális redox reakciók az úgynevezett szállítási lánc (szállítás) az elektronok a légzési lánc, vagy:
Az átadás a elektronok és protonok közbenső hordozók. SH2 - donortól származó protonok és elektronok; P - közbenső hordozók; E1, E2, E3, E4 - enzimek redox reakciók.
A köztes vektor a légzési lánc magasabb organizmusok koenzimek: NAD + (nikotinamid-adenin), FAD és FMN (flavin-adenin-dinukleotid, és flavin-mononukleotid), koenzim Q (CoQ), egy család hem-tartalmú fehérjék -tsitohromov (nevezik citokróm B, C1, C, A, A3) és a fehérjék tartalmazó hemkötésű vas. Minden tagja ennek áramkör van osztva négy redox rendszerrel kapcsolatos ubikinon (CoQ) és citokróm C A folyamat kezdődik a közlekedési protonok és elektronok a oxidálható szubsztrátumot a koenzimek NAD + vagy FAD. Ezt úgy határozzuk meg, hogy dehidrogenáz katalizálja az első lépést, NAD - függő vagy FAD - függő. Ha a folyamat kezdődik NAD +. akkor a következő hordozó Fmn.
A szekvenciát a köztes vektorok a protonok és elektronok a légzési lánc
Típus részt dehidrogenáz jellegétől függ az aljzat. De bármilyen kiindulási szubsztrát, elektronok és protonok át egy flavin koenzim Q, és továbbá az utat az elektronok és a protonok eltérnek. Az elektronok a citokróm rendszerrel éri oxigén, amely ezután rögzíti protonok vízbe. Ahhoz, hogy megértsük az elektron transzport rendszer, szükséges megismerni néhány tagja. NAD - függő dehidrogenáz katalizálja az oxidációs reakció a szubsztrát közvetlenül (primer-dehidrogenáz). NAD + egy koenzim, és játszik a szerepe a hidrogén-akceptor:
2H + szimbólum azt jelenti, két elektron és két proton általában elviselhető formájában hidrid-ion. Ebben az esetben, ahelyett, hogy a „elektrondonor” és „elektron akceptor” néha használják kifejezések „hidrogén donor vagy akceptor.” FAD - függő dehidrogenáz is szolgál, mint az elsődleges dehidrogenáz. Koenzim FAD, amely az akceptor a hidrogén a szubsztrát. NADH - dehidrogenáz katalizálja a NADH oxidációja és redukciója ubikinon (CoQ). Ez hidrogén-hordozóra koenzim - FMN (komplex 1). A reakció során a hidrogén először csatlakoztatunk FMN, összekötve egy enzimmel, és azután átvisszük ubikinon. Flavin koenzimek (FAD és FMN) szilárdan csatlakozó mind az enzim prosztetikus csoportok, így enzimek, amelyhez tartoznak, nevezzük flavoproteinek. Flavin-mononukleotid (FMN), vagy riboflavin-foszfát, elválaszthatatlanul kapcsolódik a fehérje része az enzim. Szigorúan véve ez nem egy nukleotid FMN flavinként részben kapcsolódik ribitol, mintsem ribóz.
Ubikinon (koenzim Q) - izoprén-származék:
A név „ubikinon” merült fel, mert a mindenütt jelen a természetben. Koenzim Q funkcionál transzporter elektronpár tsitohromy.Tsitohromy - jelentése hemoproteins - tartalmazó fehérjéket erősen kötött prosztetikus csoportot hem:
Prosztetikus csoport hem citokrómok struktúra
vasatomot hem lehet változtatni vegyértékei csatolásával vagy ad elektronok:
A légzési lánc citokrómok, és elektron-hordozóként vannak elrendezve megfelelően, hogy a méret a redox potenciál a következőképpen: B, C1, C, a, a3. A citokróm hem-csoport kötődik a fehérje része a donor-akceptor kötés közötti ferriion és a megfelelő aminosav-oldalláncok:
hem kötődés a fehérje citokróm-c része
A citokrómok C és C1 további kovalens kötések alakulnak között a cisztein és a tio oldalirányú vinilcsoportok hem. QN2 -degidrogenaza (komplex III) jelentése egy komplex citokróm B és C1. Ez az enzim katalizálja az redukált koenzim Q és elektron transzfer citokróm C elektronok egymást át vasatomból citokrómok B és C1, majd betápláljuk a citokróm C protonok oxidáció után QH2 szabadulnak oldatba.
A citokróm-oxidáz komplex magában citokrómok egy és a3 (komplex IV). A citokróm hem ionokat tartalmaz más, mint a réz, amelyek képesek megváltoztatni a vegyérték és ily módon vesz részt az elektronok átvitelét;
katabolizmus oxigén oxidatív foszforiláció
A citokróm-oxidáz transzferek elektronokat citokróm C oxigént. Az elektron transzfer során először citokrómok és vasionok, és a3, majd a réz-ion citokróm a3. oxigén molekula kötődik a hem-vashoz, citokróm egy a3. Következésképpen, elektronok átvitelét az oxigén, a rézionnal citokróm a3, fordul elő az enzim-molekula. Minden az oxigén atomok a molekula tulajdonít két elektron és egy proton, így kialakítva egy vízmolekula.
A fehérjéket tartalmazó hemkötésű vas. Néhány a vas atomok a mitokondriumban kapcsolódik nem hem citokrómok, és komplexeket képez más fehérjékkel. Ezek a fehérjék is nevezik vas-kén, mivel a vas-atom kapcsolódik a kénatomjai cisztein maradékok. Fehérjék tartalmazó hemkötésű vasat, részt vesz a elektronok átvitelét több lépésben, azonban nem teljesen világos lokalizáció és hatásmechanizmusuk.
A termelt energia, amikor az elektronok áramlását áthaladás a légzési lánc, a konjugátumot alkalmazzuk foszforilezését ADP. Ez a két egymással összefüggő folyamatok: oxidáció, nem folytatódhat hiányában ADP. Az arány a oxidáció és foszforiláció meghatározott arány, P / O (móljainak száma foszforilezett ADP 1/2 mól oxigén) aránya F / G az az együttható, az oxidatív foszforiláció, és függ a pont a belépő redukáló ekvivalensek, hogy az elektron transzport lánc. Például P / D = 3, a szubsztrátok oxidált NAD - függő dehidrogenáz. mivel a légzési lánc három részletben, ahol az elektron transzfer kapcsolt ATP-szintézis. Nem minden szubsztrátok továbbított elektronok és a protonok a NAD, néhány oxidált FAD - függő dehidrogenázok, amelyek protonok és elektronok át közvetlenül ubikinon, megkerülve az első szettet. Ebben az esetben, a P / D = 2. Valójában foszforiláció arány mindig kevesebb, mint az elméleti érték, mert része a felszabaduló energia szállítása során az elektronok fogyasztják, mint az ATP szintézist, és az anyagok szállítására a mitokondriális membránon. A nap a személy fogyaszt átlagosan 27 mol oxigént. Az alapvető mennyisége (körülbelül 25 mol) használunk a mitokondriumokban légzési láncban. Következésképpen, a napi szintetizált 125 mól ATP-vel vagy 62 kg (számított együttható segítségével P / D = 2,5, vagyis az átlagos értéke a együttható foszforiláció). Mass minden ATP szereplő test körülbelül 20-30 g Következésképpen, arra lehet következtetni, hogy minden egyes molekula ATP naponta fut 2500-szor a hidrolízis és a szintézis, amely jellemzi az intenzitása az ATP metabolizmusának.
Konjugálása a légzési lánc a ATP szintézis folyamatban
A fennálló ilyen párosítás bebizonyította, hogy lehetséges, hogy gátolják az ATP zavarása nélkül elektron transzport folyamatot. Ezt úgy érjük el, a vegyi anyagok, az úgynevezett releasers. Eltávolítása után a szétkapcsolószer ATP szintézis helyreáll. A tanulmány a mechanizmus párosítás választ ad az alapvető kérdést:
1. Hogyan elektron transzport egy energiaforrás?
2. Hogy ez az energia átadódik a reakció ADP + Pi egy ATP?
Számos hipotézis magyarázza a mechanizmus a párosítás. Egyikük hemoosmoticheskaya elmélet. elektrontranszport lánc működését, mint egy proton (H +) szivattyú, teljesítő átadása protonok a mátrixból a belső membrán a intermembrán helyet. Endoergichesky proton ejekciós folyamat a mátrix ekzoergicheskih miatt lehetséges, hogy redox reakciók a légzési lánc. Proton transzfer koncentrációjához vezet különbség H + két oldalán a mitokondriális membrán: A magasabb koncentráció alacsonyabb a külső és - a belső. A mitokondriumok eredményeként válik „feszültség” állapotban, mivel van egy gradiens koncentrációjú H +, és ezzel egyidejűleg az elektromos potenciálkülönbség a plusz jellel a külső felületen.
Elektrokémiai potenciált képes végrehajtani a „hasznos” munka, ez teszi a protonok mozog az ellenkező irányba, de a membrán nem átjárható őket kívül az egyes helyszínek, az úgynevezett proton csatorna.
Fordított átadása protonok a mátrix ekzoergicheskim folyamat felszabadult közben energiát használnak a foszforilezési ADP. Ezt a reakciót az enzim által katalizált H + -ATP-szintáz, található proton csatorna a belső felületén a belső membrán.
A konjugáció elektrontranszport lánc foszforiláció és az ADP által proton gradiens:
A komplex szerkezetét komponenseket I, biztosítja a működését „proton pumpa” NADH oxidációs
Lekapcsolása légzés és a foszforiláció
Meggyőző kísérleti bizonyíték a leírt mechanizmus konjugációs légzést és a foszforiláció alkalmazásával kaptuk ionofórok. A molekulák ezen vegyületek általában lipofil és képesek átvinni ionok a membránon keresztül. Például, 2,4-dinitro-fenol (protonophore) könnyen diffundál a membránon keresztül az ionizált és a nem ionizált formában, át a protonok felé, hogy kisebb koncentrációjú megkerülve proton csatornák. Így, 2,4-dinitro-fenol elpusztítja az elektrokémiai potenciál, és az ATP szintézis lehetetlen, bár a oxidációja szubsztrátok tehát bekövetkezik. Az energia a légzési lánc ebben az esetben teljes egészében a hőként eltűnt. Ez magyarázza a pirogén hatását releasers. Lecsatolása fellépés a pajzsmirigy hormon - tiroxin, valamint a bizonyos antibiotikumok, mint például a valinomycin és gramicidin.
mitokondriális légzés sebesség szabályozható a koncentrációja ADP. Ez annak köszönhető, hogy az oxidáció és a foszforiláció szorosan párosítva. A szükséges energiát munkát sejt által szolgáltatott hidrolízis ADP ATR.Kontsentratsiya ez növeli; eredményeként a feltételeket a gyorsulás, a légzés, ami pótolja ATP tartalékok. Inhibitorok szállítási lánc elektronok és az oxidatív foszforiláció. Inhibitorok, amelyek blokkolják a légzési lánc funkció bizonyos helyeken gátlásával a légzési enzimek (KCN, barbiturátok, rotenon). Vannak még anyagok, amelyek gátolják az oxidatív foszforiláció.
A mechanizmus a oxidatív foszforiláció
Megmagyarázni a mechanizmus az oxidáció és a foszforiláció kapcsolás két fő hipotézis került előterjesztésre. Kémiai hipotézis posztulálja közvetlen kémiai konjugációs minden szakaszában a folyamat, mint a ATP képződése a folyamat a glikolízis. Azt feltételezik, hogy van egy köztes, energiában gazdag (I
X), amely összeköti a folyamatok oxidációs és foszforiláció. Mivel az ilyen kapcsolat még mindig nem talált, ez a feltételezés, hogy bizonyos mértékig hitelét a jövőben nem kell figyelembe venni. Kemiozmotikus elmélet szerint oxidációja során a légzési lánc komponensek keletkezett hidrogén-ionokat, amelyek található a külső oldalán a tengelykapcsoló mitogén-hondrialnoy membrán. A kapott aszimmetrikus eloszlása a hidrogénion (proton, H +) elektrokémiai potenciális különbség használják a szerkezet működtetéséhez ATP.
Más feltételezések került előterjesztésre; Az egyik szerint közülük, az oxidációs energia tárolódik formájában változások a konformáció a molekulák, majd használtuk egy nagy energiájú foszfát kötések.
Helyezni Allbest.ru