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Atmungskette: functional Enzyme

Alle biochemischen Reaktionen in den Zellen eines Organismus auftreten mit Energieaufwand. Atmungskette – eine sequenzspezifische Strukturen, die auf der inneren Membran von Mitochondrien und dienen zur Bildung von ATP befinden. Adenosin ist ein vielseitiges Energiequelle und kann die 80 bis 120 kJ akkumulieren.

Respiratory Elektronenkette – was ist das?

Elektronen und Protonen spielen eine wichtige Rolle bei der Energiebildung. Sie schaffen eine Spannungsdifferenz an gegenüberliegenden Seiten der Membran der Mitochondrien, die eine gerichtete Bewegung des Partikels erzeugt – Strom. Atmungskette (ETC es, Elektronentransportkette) ist ein Vermittler bei der Übertragung von positiv geladenen Teilchen, die in dem Intermembranraum und negativ geladene Teilchen, die in der Dicke des inneren Membran von Mitochondrien.

Die wichtigste Rolle bei der Bildung von Energie gehört zu der ATP-Synthase. Dieser komplexe Satz von Energie ändert die Richtung der Protonenbewegung in den biochemischen Energie Bindungen. Durch die Art und Weise ist fast identisch mit dem Komplex in den Chloroplasten der Pflanzen befindet.

Und Komplexe der Atmungskette Enzyme

Elektronentransfer wird durch biochemische Reaktionen in Gegenwart des Enzymsystems begleitet. Diese biologisch aktiven Substanzen, viele Kopien davon bilden große komplexe Strukturen dienen als Vermittler bei der Übertragung von Elektronen.

Komplexe der Atmungskette – sind zentrale Komponenten des Transports von geladenen Teilchen. Insgesamt in der inneren mitochondrialen Membran 4 sind von einer solchen Formation sowie ATP-Synthase. Alle diese Strukturen haben ein gemeinsames Ziel – Verpackung ETC Elektronentransfer von Wasserstoffprotonen in den Intermembranraum und als Folge, die Synthese von ATP.

Der Komplex ist ein Cluster von Proteinmolekülen, unter denen es Enzyme, strukturelle und Signalproteine. Jede der 4-Komplexe der Erfüllung seiner nur ihm eigenen, Funktion. Mal sehen, welche Aufgaben in der ETC diese Strukturen präsentieren.

I-Komplex

Die Übertragung von Elektronen in das Innere der mitochondrialen Membranhauptaufgabe wird durch die Atmungskette gespielt. Eliminierungsreaktion der Wasserstoffprotonen und Elektronen ihre Begleiter – eine der wichtigsten Reaktionen ETC. Ein erster Satz von Transportkette annimmt Molekül NAD * H + (bei Tieren) oder NADP + H * (Pflanzen), gefolgt von der Abspaltung der vier Wasserstoffprotonen. Eigentlich aufgrund dieser komplexen biochemischen Reaktion I auch als NADH – Dehydrogenase (zentralen Enzym namens).

Die Zusammensetzung Dehydrogenase-Komplex Eisen-Schwefel-Proteine umfassen 3 Arten und Flavinmononucleotid (FMN).

II-Komplex

Der Betrieb dieser Anlage ist nicht mit der Übertragung von Wasserstoffprotonen in dem Intermembranraum. Die Hauptfunktion dieser Struktur ist, zusätzliche Elektronen zu der Elektronentransportkette durch Succinat Oxidation zu liefern. Zentralenzymkomplex – Succinat-Ubichinon-Oxidoreduktase, die die Spaltung von Elektronen aus Bernsteinsäure und Transfer zu Ubichinon katalysiert ist lipophil.

Anbieter von Wasserstoffprotonen und Elektronen zu dem zweiten Komplex ist auch FAD * H 2. Jedoch Flavinadenindinucleotid Effizienz geringer als die von seinen Analoga – NAD oder NADP * H * H.

Die Zusammensetzung II besteht aus drei Arten von komplexen Eisen-Schwefel-Proteinen und zentralen Oxidoreduktase-Enzym Succinat.

III-Komplex

Die nächste Komponente des Kontos, ETC besteht aus Cytochrom b 556 b 560 und c 1, sowie Eisen-Schwefel – Protein – Risiko. Verwendung des dritten Satzes wird mit der Übertragung von zwei Wasserstoffprotonen in dem Intermembranraum verbunden ist, und Elektronen, die von dem lipophilen Ubichinon Cytochrom C.

Risikomerkmal des Proteins ist, dass es in Fett auflöst. Andere Proteine von dieser Gruppe, die in den Komplexen der Atmungskette, wasserlöslichen erfüllt. Dieses Merkmal wirkt sich auf die Position der Proteinmoleküle in der Dicke der inneren Mitochondrienmembran.

Der dritte Satz von Funktionen, wie Ubichinon-Cytochrom-c-Oxidoreduktase.

Komplex IV

Er Cytochrom-Oxidationsmittel-Komplex, der das endgültige Ziel im ETC. ist Seine Aufgabe ist es Elektronen von Cytochrom c für die Sauerstoffatom zu übertragen. Anschließend negativ geladene O-Atome mit den Wasserstoffprotonen reagieren zu Wasser. Das Hauptenzym – Cytochrom-c-Oxidoreduktase Sauerstoff.

Die Struktur des vierten Komplex umfasst Cytochrom a, a 3, und zwei Kupferatome. Die zentrale Rolle bei der Übertragung von Elektronen auf Sauerstoff ging ein 3 Cytochrom. Das Zusammenspiel dieser Strukturen wird Stickstoff Cyanid und Kohlenmonoxid unterdrückt wird, in einem globalen Sinn, sie führt zur Beendigung der ATP-Synthese und Zerstörung.

Ubiquinon

Ubichinon – eine vitaminähnliche Substanz, eine lipophile Verbindung, die frei in der Dicke des Membran bewegt. mitochondrialen Atmungskette kann, ohne diese Struktur nicht, dh. k. Es ist verantwortlich für den Elektronentransport von den Komplexen I und II zu III-Komplex.

Ubichinon ist ein Benzochinon-Derivat. Diese Struktur kann auf Q Brief oder abgekürzt LN in den Schemata (lipophile Ubiquinon) bezeichnet werden. Die Oxidation des Moleküls führt zur Bildung von Semichinons – ein starkes Oxidationsmittel, die für die Zelle potentiell gefährlich ist.

ATP-Synthase

Die wichtigste Rolle bei der Bildung von Energie gehört zu der ATP-Synthase. Diese Struktur nutzt gribopodobnaya Energie Bewegung von Teilchen (Protonen) gerichtet in chemische Energie umzuwandeln.

Der grundlegende Prozess, die während des ETC auftritt – ist die Oxidation. Die Atmungskette ist verantwortlich für den Elektronentransport in dem mitochondrialen Membran dicker und ihre Anhäufung in der Matrix. Gleichzeitig wird die Komplexe von I, III und IV Wasserstoffprotonen in dem Intermembranraum gepumpt. Ladungsunterschied an den Seiten der Membran führt zu einer Richtungsbewegung der Protonen durch die ATP-Synthase. Da H + die Matrix eindringen, Elektronen erfüllt sind (die mit Sauerstoff verknüpft sind) für die Zelle, die eine neutrale Substanz zu bilden, – Wasser.

ATP-Synthase F0 besteht aus und F1 Untereinheiten, die zusammen das Router-Molekül. F1 besteht aus drei drei Alpha- und Beta-Untereinheiten, die zusammen einen Kanal bilden. Dieser Kanal hat genau den gleichen Durchmesser aufweisen, die ein Wasserstoffprotonen aufweisen. Mit dem Durchgang von positiv geladenen Teilchen , die durch den ATP – Synthase Kopf F 0 Moleküle um 360 Grad um seine Achse verdreht. Während dieser Zeit, zu AMP oder ADP (adenozinmono- und Diphosphat) sind Phosphatrest gebunden mit einer energiereichen Bindungen, die die große Menge an Energie umgeben.

ATP-Synthase in dem Körper, nicht nur in den Mitochondrien. In Pflanzen werden diese Komplexe auch auf der Membran der Vakuolen (tonoplast) befindet, sowie den Chloroplasten Thylakoide.

Auch in Tierzellen und Pflanzen ATPasen sind vorhanden. Sie haben eine ähnliche Struktur wie die der ATP-Synthase, aber ihre Wirkung wird auf Eliminierung von Phosphatresten an den Energieaufwand gerichtet.

Die biologische Bedeutung der Atmungskette

Zum einen ist das Endprodukt ETC Reaktionen der so genannte metabolische Wasser (300-400 ml pro Tag). Zweitens ist die Synthese von ATP und Energiespeichern in biochemischen Bindungen des Moleküls. Am Tag 40-60 kg Adenosin synthetisiert wird, und das gleiche in enzymatischen Reaktionen Zellen verwendet wird. Die Lebensdauer von einem Molekül ATP ist 1 Minute, so dass die Atmungskette reibungslos funktionieren müssen, genau und ohne Fehler. Andernfalls wird die Zelle stirbt.

Mitochondrien sind Kraftwerke jeder Zelle betrachtet. Ihre Zahl hängt von der Energie, die für bestimmte Funktionen erforderlich ist. Zum Beispiel kann Neuronen bis 1000 Mitochondrien gezählt werden, die oft einen Cluster im synaptischen bilden sogenannte Plaque.

Unterschiede zwischen der Atmungskette in Pflanzen und Tieren

In Pflanzen eine zusätzliche „Kraftwerke“ der Zelle ist ein Chloroplasten. Auf der inneren Membranen dieser Organellen sind auch ATP-Synthase gefunden, und dies ist ein Vorteil gegenüber den tierischen Zellen.

Pflanzen kann auch in hohen Konzentrationen von Kohlenmonoxid, Stickstoff und Cyanid aufgrund Cyanid beständiger Weise im ETC. überleben Atmungskette endet somit an Ubichinon, von dem Elektronen an die Sauerstoffatome direkt übertragen werden. Als Ergebnis weniger ATP synthetisiert wird, kann jedoch die Pflanze ungünstige Bedingungen überleben. Tiere in solchen Fällen längere Exposition zu sterben.

Wir können die Effizienz von NAD, FAD und Cyanid-resistentem Pfad durch die ATP-Indikatoren Bildung vergleichen, wenn 1 Elektron übertragen.

  • mit NAD oder NADP von 3 Molekülen ATP gebildet wird;
  • FAD ist mit zwei Molekülen ATP gebildet wird;
  • Cyanid 1 bildet nachhaltigen Weg ATP-Molekül.

Evolutionäre Bedeutung von ETC

Für alle eukaryotischen Organismen, ist eine wichtige Energiequelle der Atmungskette. Biochemistry ATP-Synthese in der Zelle wird in zwei Typen unterteilt, Substratphosphorylierung und oxidative Phosphorylierung. ETC wird bei der Synthese des zweiten Typs von Energie verwendet werden, dh. E. Durch Redoxreaktionen.

In prokaryotischen Organismen gebildeten ATP nur in Substratphosphorylierung in Glykolyse Stufe. Sechs-Kohlenstoff-Zucker (vorzugsweise Glucose) in dem Reaktionszyklus beteiligt ist, und die Ausgangszelle empfängt zwei Moleküle ATP. Diese Art von Energie wird als die primitivsten Synthese sein, dh. K. Eukaryoten während der oxidativen Phosphorylierung 36 ATP-Molekül gebildet werden.

Allerdings bedeutet dies nicht, dass die heutigen Pflanzen und Tiere die Fähigkeit, die Phosphorylierung an dem Substrat verloren haben. Genau diese Art der ATP-Synthese war der einzige der drei Stufen der Energieproduktion in der Zelle.

Glykolyse in Eukaryoten findet im Zytoplasma der Zelle. Es sind alle notwendigen Enzyme , die Glucose in zwei Moleküle spalten kann Pyruvinsäure 2 Moleküle ATP zu bilden. Alle weiteren Schritte in der mitochondrialen Matrix nehmen. Krebs-Zyklus oder der Tricarbonsäurezyklus, wie dies in den Mitochondrien. Diese geschlossenen Kettenreaktionen als Folge davon zu synthetisieren NAD und H * H2 FAD *. Diese Moleküle werden als Verbrauch in ETC. verwendet werden