Rantai pernapasan: enzim fungsional

Semua reaksi biokimia dalam sel organisme setiap terjadi dengan pengeluaran energi. Pernafasan rantai - urutan struktur khusus yang terletak di membran dalam mitokondria dan melayani untuk pembentukan ATP. Adenosine adalah sumber serbaguna energi dan dapat mengumpulkan 80 sampai 120 kJ.

Pernafasan elektron rantai - apa itu?

Elektron dan proton memainkan peran penting dalam pendidikan energi. Mereka menciptakan perbedaan tegangan di sisi berlawanan dari membran mitokondria yang menghasilkan gerakan diarahkan dari partikel - saat ini. rantai pernapasan (itu ETC, elektron transportasi rantai) adalah mediator dalam transfer partikel bermuatan positif di ruang antarmembran dan partikel bermuatan negatif dalam ketebalan membran dalam mitokondria.

Peran utama dalam pembentukan energi milik ATP-sintase. set kompleks energi ini mengubah arah gerak proton dalam ikatan energi biokimia. By the way, hampir identik dengan kompleks terletak di kloroplas tanaman.

Dan kompleks enzim rantai pernafasan

transfer elektron disertai dengan reaksi biokimia di hadapan sistem enzim. Ini zat biologis aktif, banyak salinan yang membentuk struktur kompleks yang besar, berfungsi sebagai perantara dalam transfer elektron.

Kompleks dari rantai pernapasan - merupakan komponen utama dari transportasi partikel bermuatan. Total dalam mitokondria membran dalam 4 adalah pembentukan tersebut, serta ATP sintase. Semua struktur ini berbagi tujuan bersama - pembungkus ETC transfer elektron dari proton hidrogen di ruang antarmembran dan, sebagai konsekuensi, sintesis ATP.

Kompleks adalah sekelompok molekul protein, di antaranya terdapat enzim, struktural dan protein signaling. Masing-masing dari 4 kompleks memenuhi hanya nya nya karakteristik, fungsi. Mari kita lihat yang tugas di ETC menyajikan struktur ini.

aku kompleks

Transfer elektron di pedalaman peran utama mitokondria membran dimainkan oleh rantai pernapasan. Reaksi eliminasi proton hidrogen dan elektron yang menyertai mereka - salah satu reaksi utama ETC. Satu set pertama rantai transpor mengasumsikan molekul NAD * H + (pada hewan) atau NADP * H + (tanaman), diikuti oleh pembelahan dari empat proton hidrogen. Sebenarnya, karena reaksi biokimia yang kompleks ini saya juga disebut NADH - dehidrogenase (bernama enzim pusat).

Komposisi dehidrogenase kompleks protein besi-sulfur mencakup 3 jenis, dan flavin mononukleotida (FMN).

kompleks II

Pengoperasian kompleks ini tidak melibatkan transfer proton hidrogen di ruang antarmembran. Fungsi utama dari struktur ini adalah untuk memasok elektron tambahan ke rantai transpor elektron dengan cara oksidasi suksinat. Central kompleks enzim - suksinat-ubiquinone oxidoreductase, yang mengkatalisis pembelahan elektron dari asam suksinat dan transfer ke ubiquinone adalah lipofilik.

Pemasok proton hidrogen dan elektron ke kompleks kedua juga FAD * H _2. Namun, flavin adenin dinukleotida efisiensi kurang dari analognya - NAD atau NADP * H * H.

Komposisi II terdiri dari tiga jenis protein besi-sulfur yang kompleks dan tengah suksinat enzim oksidoreduktase.

kompleks III

Komponen berikutnya dari account, dll terdiri dari sitokrom b ₅₅₆ b _560, dan c _1, serta Risk protein besi-sulfur. Kerja dari set ketiga dikaitkan dengan transfer dua proton hidrogen di ruang antarmembran, dan elektron dari ubiquinone lipofilik ke sitokrom C.

Fitur risiko protein adalah bahwa hal itu larut dalam lemak. protein lain dari grup ini yang bertemu di kompleks rantai pernapasan, larut dalam air. Fitur ini mempengaruhi posisi molekul protein dalam ketebalan membran mitokondria bagian dalam.

Set ketiga berfungsi sebagai ubiquinone-sitokrom c oksidoreduktase.

IV kompleks

Dia kompleks sitokrom-oksidan yang adalah tujuan akhir di ETC. Tugasnya adalah untuk mentransfer elektron dari sitokrom c untuk atom oksigen. Selanjutnya atom O bermuatan negatif akan bereaksi dengan proton hidrogen untuk membentuk air. Enzim utama - sitokrom c oksidoreduktase oksigen.

Struktur kompleks keempat termasuk sitokrom a, _3, dan dua atom tembaga. Peran sentral dalam transfer elektron untuk oksigen pergi sitokrom _3. Interaksi struktur ini ditekan sianida nitrogen dan karbon monoksida, dalam arti global, itu mengarah ke penghentian sintesis ATP dan kehancuran.

ubiquinone

Ubiquinone - zat mirip vitamin, senyawa lipofilik, yang bergerak bebas di ketebalan membran. rantai pernapasan mitokondria tidak dapat melakukannya tanpa struktur ini, yaitu. k. Hal ini bertanggung jawab untuk transportasi elektron dari kompleks I dan II untuk kompleks III.

Ubiquinone merupakan turunan benzokuinon. Struktur ini dapat disebut dalam huruf Skema Q atau disingkat LN (lipofilik ubiquinone). Oksidasi molekul mengarah pada pembentukan semiquinone - oxidizer yang kuat, yang berpotensi berbahaya bagi sel.

ATP synthase

Peran utama dalam pembentukan energi milik ATP-sintase. Struktur ini menggunakan gerak energi diarahkan gribopodobnaya partikel (proton) untuk mengubahnya menjadi energi kimia.

Proses dasar yang terjadi sepanjang ETC - adalah oksidasi. Rantai pernapasan bertanggung jawab untuk transpor elektron dalam membran mitokondria lebih tebal dan akumulasi mereka dalam matriks. Secara bersamaan, kompleks I, III dan IV dipompa proton hidrogen di ruang antarmembran. biaya perbedaan pada sisi membran menyebabkan gerakan arah proton melalui sintase ATP. Sejak H + masuk matriks, elektron terpenuhi (yang berkaitan dengan oksigen) untuk membentuk zat netral untuk sel - air.

ATP sintase F0 terdiri dari dan subunit F1 yang bersama-sama membentuk molekul router. F1 terdiri dari tiga tiga alpha dan beta subunit, yang bersama-sama membentuk saluran. Saluran ini memiliki persis diameter yang sama, yang memiliki hidrogen proton. Dengan berlalunya partikel bermuatan positif melalui kepala ATP sintase F ₀ molekul dipelintir oleh 360 derajat sekitar porosnya. Selama ini, untuk AMP atau ADP (adenozinmono- dan difosfat) yang melekat residu fosfat dengan ikatan energi tinggi, yang mengelilingi sejumlah besar energi.

ATP sintase ditemukan dalam tubuh, tidak hanya di mitokondria. Pada tumbuhan, kompleks ini juga terletak di membran vakuola (tonoplast), serta tilakoid kloroplas.

Juga pada hewan sel dan ATPase tanaman yang hadir. Mereka memiliki struktur yang sama seperti yang dari sintase ATP, namun aksi mereka diarahkan pada penghapusan residu fosfat dengan pengeluaran energi.

Arti biologis dari rantai pernapasan

Pertama, akhir reaksi produk ETC adalah disebut air metabolik (300-400 ml per hari). Kedua, sintesis ATP dan energi penyimpanan dalam obligasi biokimia molekul. Pada hari 40-60 kg adenosin disintesis, dan sama digunakan dalam sel reaksi enzimatik. Kehidupan satu molekul ATP adalah 1 menit, sehingga rantai pernapasan harus beroperasi dengan lancar, akurat dan tanpa kesalahan. Jika tidak, sel akan mati.

Mitokondria dianggap pembangkit listrik dari setiap sel. jumlah mereka tergantung pada energi yang diperlukan untuk fungsi-fungsi tertentu. Misalnya, neuron dapat dihitung hingga 1000 mitokondria yang sering membentuk cluster di sinaptik yang disebut plak.

Perbedaan antara rantai pernapasan pada tumbuhan dan hewan

Pada tumbuhan, tambahan "pembangkit listrik" dari sel adalah kloroplas. Pada membran dalam organel ini juga ditemukan ATP synthase, dan ini adalah keuntungan atas sel-sel hewan.

Juga tanaman dapat bertahan dalam konsentrasi tinggi karbon monoksida, nitrogen dan sianida karena cara sianida tahan di ETC. rantai pernapasan sehingga berakhir di ubiquinone, dari mana elektron secara langsung ditransfer ke atom oksigen. Akibatnya, kurang ATP disintesis, bagaimanapun, tanaman dapat bertahan hidup kondisi yang merugikan. Hewan dalam kasus tersebut, kontak yang terlalu lama untuk mati.

Kita dapat membandingkan efisiensi NAD, FAD dan jalan sianida tahan melalui pembentukan indikator ATP ketika mentransfer 1 elektron.

• dengan NAD atau NADP dibentuk oleh 3 molekul ATP;
• FAD dibentuk dengan dua molekul ATP;
• sianida membentuk 1 molekul ATP jalur yang berkelanjutan.

signifikansi evolusi ETC

Untuk semua organisme eukariotik, sumber utama energi adalah rantai pernapasan. Biokimia sintesis ATP dalam sel dibagi menjadi dua jenis, substrat fosforilasi dan fosforilasi oksidatif. ETC digunakan dalam sintesis kedua jenis energi, yaitu. E. Karena redoks reaksi.

Dalam organisme prokariotik ATP dibentuk hanya dalam substrat fosforilasi dalam tahap glikolisis. gula enam-karbon (sebaiknya glukosa) yang terlibat dalam siklus reaksi, dan sel keluaran menerima dua molekul ATP. Jenis energi dianggap sintesis yang paling primitif, yaitu. K. Eukariota selama fosforilasi oksidatif dibentuk 36 molekul ATP.

Namun, ini tidak berarti bahwa tanaman dan hewan saat ini telah kehilangan kemampuan untuk substrat fosforilasi. Hanya jenis sintesis ATP adalah satu-satunya dari tiga tahap produksi energi dalam sel.

Glikolisis pada eukariota berlangsung dalam sitoplasma sel. Ada semua enzim yang diperlukan yang dapat membelah glukosa menjadi dua molekul asam piruvat untuk membentuk 2 molekul ATP. Semua langkah-langkah berikutnya berlangsung di matriks mitokondria. Krebs cycle atau siklus asam trikarboksilat, seperti yang terjadi di mitokondria. Ini ditutup reaksi berantai akibat yang mensintesis NAD dan FAD * H * H2. Molekul-molekul ini akan digunakan sebagai konsumsi di ETC.