呼吸鎖：機能的酵素

任意の生物の細胞内でのすべての生化学反応はエネルギー消費で発生します。 呼吸鎖 - ミトコンドリアの内膜に位置し、ATPの形成に役立つされる配列特異的構造。 アデノシンは、エネルギーの多目的な源であり、80〜120キロジュールを蓄積することができます。

呼吸電子チェーン - それは何ですか？

電子と陽子はエネルギー教育において重要な役割を果たしています。 現在 - 彼らは、粒子の有向運動を生成するミトコンドリアの膜の両側に電位差を作成します。 呼吸鎖（これETC、電子輸送鎖）は、ミトコンドリアの内膜の厚さの膜間空間に正帯電粒子の移動および負に帯電した粒子でメディエーターです。

エネルギーの形成における主な役割は、ATP合成酵素に属します。 このエネルギーの複雑なセットは、生化学的エネルギータイにおけるプロトン移動の方向を変えます。 ところで、植物の葉緑体に位置している複雑とほぼ同じです。

そして、呼吸鎖酵素の複合体

電子移動は、酵素系の存在下で、生化学反応を伴います。 これらの生物学的に活性な物質、大規模で複雑な構造を形成するの多くのコピーが、電子の移動における媒体としての役割を果たす。

呼吸鎖の複合体は - 荷電粒子の輸送の中心的構成要素です。 ミトコンドリア内膜4中の総は、形成、ならびにATPシンターゼです。 、結果として、膜間空間での水素陽子のラッピングETCの電子移動と-すべてのこれらの構造は、共通の目標を共有する ATPの合成を。

複合体は、酵素、構造的およびシグナル伝達タンパク質があり、その中のタンパク質分子のクラスタです。 4つの複合体の各々は、それだけで彼の特徴、機能を果たします。 のは、ETCでのタスクは、これらの構造を提示している見てみましょう。

I複合体

ミトコンドリア膜主な役割の内部での電子の移動は、呼吸鎖によって再生されます。 それらに付随する水素陽子と電子の脱離反応 - ETC.主な反応の一つ トランスポート・チェーンの最初のセットは、4つの水素プロトンの切断に続いて、NAD * H +（動物の場合）またはNADP * H +（植物）の分子を想定しています。 （中央の酵素を命名）デヒドロゲナーゼ - 実は、これによる複雑な生化学反応に私も呼ばれるNADH。

組成デヒドロゲナーゼ複合鉄 - 硫黄タンパク質は3種類、及びフラビンモノヌクレオチド（FMN）を含みます。

II複合体

この複合体の操作は、膜間空間での水素陽子の移転を伴いません。 この構造の主な機能は、コハク酸の酸化により電子伝達鎖に追加の電子を供給することです。 中央酵素複合体 - スクシネート - ユビキノン酸化還元酵素、ユビキノンへコハク酸及び転送からの電子の切断を触媒する親油性です。

第二の複合体に水素陽子および電子の供給者はまた、FADの*のH ₂です_。 NADまたはNADP * H * H. - しかし、その類似体よりも低いアデニンジヌクレオチド効率フラビン

組成物IIは、複雑な鉄 - 硫黄タンパク質及び中央オキシドレダクターゼ酵素コハク酸の三種類から成ります。

III複合体

アカウントの次のコンポーネント、ETCは、チトクロムb ₅₅₆から構成され B _560、及びC _1、ならびに鉄硫黄タンパク質リスク。 第三のセットの使用は、膜間空間に2つの水素プロトンの転送に関連付けられ、かつ親油性ユビキノンから電子がCをシトクロムします

タンパク質のリスク特徴は、それが脂肪に溶解することです。 水溶性呼吸鎖の複合体で満たされ、このグループの他のタンパク質。 この機能は、ミトコンドリア内膜の厚さのタンパク質分子の位置に影響を与えます。

ユビキノン - シトクロムc酸化還元酵素として機能する第三のセット。

複雑なIV

ETC.で最終目的地である彼は、シトクロム酸化剤複合体 その仕事は、酸素原子のためのシトクロムcから電子を移動させることです。 その後負に帯電したO原子は、水を形成する水素陽子と反応します。 メイン酵素 - チトクロームC酸化還元酵素酸素。

第四の複合体の構造は、シトクロム_A、3、および2個の銅原子を含みます。 酸素への電子の移動において中心的な役割は、シトクロム_3を行ってきました_。 これらの構造の相互作用は、グローバルな意味で、それはATP合成と破壊の停止につながる、窒素シアン化物と一酸化炭素を抑制することができます。

ユビキノン

ユビキノン - 膜の厚さに自由に移動するビタミン様物質、親油性化合物。 ミトコンドリア呼吸鎖は、この構造を持たないすなわち。kは行うことはできません。これは、複合体IIIの複合体IおよびIIからの電子輸送を担当しています。

ユビキノンはベンゾキノン誘導体です。 この構造は、スキームQ文字または略称LN（親油性ユビキノン）で言及されてもよいです。 強力な酸化剤、セルのための潜在的に危険である - 分子の酸化がセミキノンの形成につながります。

ATP合成酵素

エネルギーの形成における主な役割は、ATP合成酵素に属します。 この構造は、化学エネルギーに変換する粒子（陽子）のgribopodobnayaエネルギー有向運動を使用します。

ETC全体で発生する基本的なプロセスは、 - 酸化です。 呼吸鎖は、ミトコンドリア膜厚く、マトリックスにおけるそれらの蓄積における電子輸送を担っています。 同時に、I、IIIおよびIVの錯体は、膜間空間に水素プロトンをポンピングされます。 膜の両側の電荷の差はATP合成酵素を介して陽子の方向の動きをもたらします。 水 - H +行列を入力しているので、電子は、セルのために、中性物質を形成するために、（酸素に関連付けられている）が満たされています。

ATP合成酵素のF0の構成要素は 一緒にルータ分子を形成し、F1サブユニット。 F1は、一緒にチャネルを形成する3×3のαおよびβサブユニットからなります。 このチャネルは、まったく同じ直径を有し、水素陽子を持っています。 ATPシンターゼヘッドを介して正に帯電した粒子の通過とF ₀の分子はその軸の周りに360度ねじれています。 この間、AMPまたはADP（adenozinmono-および二リン酸）に大量のエネルギーを囲む高エネルギー結合を有するリン酸残基を取り付けられています。

ATP合成酵素はミトコンドリアだけでなく、体で発見されています。 植物では、これらの複合体はまた、液胞（液胞膜）、ならびに葉緑体チラコイド膜の上に位置しています。

また、動物細胞と植物ATPアーゼに存在しています。 彼らは、ATP合成酵素のものと類似した構造を持っていますが、彼らの行動は、エネルギーの支出にリン酸残基の除去に向けられています。

呼吸鎖の生物学的意義

まず、最終製品ETC反応は、いわゆる代謝水（1日300〜400ミリリットル）です。 第二に、分子の生化学的な債券でATPおよびエネルギー貯蔵の合成。 一日で40〜60キロアデノシンが合成され、そして同じことが酵素反応セルに使用されています。 呼吸鎖を正確かつエラーなく、円滑に作動しなければならないので、ATPの分子の寿命は、1分です。 それ以外の場合は、セルが死んでしまいます。

ミトコンドリアは、任意のセルの発電所を考えられています。 その数は、特定の機能のために必要とされるエネルギーに依存します。 例えば、神経細胞は、多くの場合、プラークいわゆるシナプスでのクラスタを形成1000個のミトコンドリアにカウントアップすることができます。

植物や動物における呼吸鎖の違い

植物では、セルの追加の「発電所は」葉緑体です。 これらの細胞小器官の内膜にもATP合成酵素を発見し、これは動物細胞上の利点であるれます。

また、植物等に起因するシアン化物耐性ウェイに一酸化炭素、窒素およびシアン化物の高濃度で生き残ることができます 呼吸鎖は、このように電子が直接酸素原子に転送され、そこからユビキノン、で終了します。 その結果、より少ないATPが合成され、しかし、植物は不利な条件を生き残ることができます。 このような場合には動物、死ぬために長時間さらされます。

1個の電子を転送する際、我々は、ATPインジケータ形成を通じてNAD、FAD及びシアン化物耐性経路の効率を比較することができます。

• NADまたはNADPは、ATPの3つの分子によって形成されるとともに、
• FADは、ATPの二つの分子が形成されています。
• シアン化物の1持続可能なパスのATP分子を形成しています。

ETCの進化的意義

すべての真核生物では、エネルギーの主要な源は、呼吸鎖です。 細胞における生化学ATP合成は二つのタイプ、基質リン酸化と酸化的リン酸化に分割されます。 ETCは、すなわち、エネルギーの第二のタイプの合成に使用される。E.により反応を酸化還元します。

原核生物におけるATPは、解糖段階で基質リン酸化にのみ形成されています。 六炭糖（好ましくはグルコース）反応サイクルに関与し、出力セルは、ATPの二つの分子を受け取ります。 エネルギーのこのタイプは、最も原始的合成、すなわちであると考えられている。K.真核生物は、酸化的リン酸化の間に36個のATP分子を形成しました。

しかし、これは、今日の植物や動物がリン酸化基質能力を失っていることを意味するものではありません。 ただ、ATP合成のこのタイプは、細胞内のエネルギー生産の3段階のだけでした。

真核生物の解糖は細胞の細胞質内で行われます。 2つの分子のグルコースを切断することができるすべての必要な酵素であるピルビン酸 ATPの2つの分子を形成するためには。 すべてのその後の工程は、ミトコンドリアマトリックスで行われます。 クレブス回路またはトリカルボン酸サイクル、ミトコンドリアで起こるように。 これは、NADとFAD * H * H2を合成、その結果として、連鎖反応を閉じました。 これらの分子は、ETCでの消耗品として使用されます