Məlumat

Elektron nəqli zəncirlərinə və tənəffüsə giriş*# - Biologiya

Elektron nəqli zəncirlərinə və tənəffüsə giriş*# - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tənəffüs Baxışı

Növbəti bir neçə modulda biz tənəffüs prosesini və bu prosesdə elektron daşıma zəncirlərinin oynadığı rolları öyrənməyə başlayırıq. İnsanların çoxunun tanış olduğu "nəfəs alma" sözünün tərifi "nəfəs alma aktıdır". Nə vaxt

Biz

nəfəs, molekulyar oksigen də daxil olmaqla hava bədən xaricindən ağciyərlərimizə gətirilir, daha sonra oksigen azalır və tullantı məhsullar, o cümlədən su şəklində azalmış oksigen çıxarılır. Daha ümumi olaraq, bəzi reaktivlər orqanizmə daxil olur və sonra azalır və bədəni tullantı məhsul kimi tərk edir. Bu ümumi fikir, bir sözlə, ümumiyyətlə biologiyada tətbiq oluna bilər və oksigen həmişə tullantı kimi gətirilən, azaldılan və atılan birləşmə olmalıdır. Oksigen və ya daha çox "terminal elektron qəbulediciləri" kimi tanınan digər birləşmələrə atılan elektronlar. Terminal elektron qəbuledicilərinə atılan elektronların əmələ gəldiyi molekullar biologiya üzrə çox dəyişir (biz mümkün bir mənbəyə baxdıq - azalmış karbon əsaslı molekul qlükoza).

Orijinal elektron mənbəyi ilə terminal elektron qəbuledicisi arasında ən azı bir redoks reaksiyasını əhatə edən bir sıra biokimyəvi reaksiyalar var. Bu redoks reaksiyaları hüceyrədə enerji tələb edən reaksiya ilə ekzerqonik redoks reaksiyasını birləşdirərək hüceyrə üçün enerji toplayır. Tənəffüsdə xüsusi fermentlər dəsti elektronları son elektron qəbuledicisinə ötürən əlaqəli bir sıra redoks reaksiyalarını həyata keçirir. Redoks fermentlərinin və elektron daşıyıcılarının bu "zəncirləri" elektron daşıma zəncirləri (ETC) adlanır. Beləliklə, ETC-lər katabolizmdə ara birləşmələrdən çıxarılan elektronlar üçün son/terminal qəbuledici kimi elektron qəbuledicidən (adətən hüceyrənin kənarından gətirilir) istifadə edən tənəffüs hissəsidir. Aerob tənəffüs edən eukaryotik hüceyrələrdə ETC daxili mitoxondrial membrana daxil edilmiş dörd böyük multiprotein kompleksindən və onların arasında elektronları daşıyan iki kiçik yayılan elektron daşıyıcıdan ibarətdir. Elektronlar bir sıra redoks reaksiyaları vasitəsilə fermentdən fermentə keçir. Bu reaksiyalar hidrogen ionlarının membran boyunca enderqonik daşınmasına ekzerqonik redoks köçürmələrini birləşdirirlər. Bu proses transmembran elektrokimyəvi gradientin yaradılmasına kömək edir. ETC-dən keçən elektronlar, adətən hüceyrədən tullantı kimi çıxarılan terminal elektron qəbuledicisinə yerləşdirilənə qədər potensial enerjilərini tədricən itirirlər. Oksigen son elektron qəbuledicisi olduqda, bu çoxmərhələli redoks prosesinin sərbəst enerji fərqi NADH elektron verdikdə ~ -60 kkal/mol və ya FADH zamanı 45 kkal/mol olur.2 ianə verir.

Redoks, oksidləşdirici fosforlaşma və elektron nəqli zəncirlərinə giriş

Əvvəlki modullarda biz biologiyada redoks reaksiyalarının ümumi konsepsiyasını müzakirə etdik və redoks kimyasını başa düşməyə və müxtəlif redoks cütlükləri üçün potensial enerji fərqlərinin istiqamətini və miqyasını qiymətləndirməyə kömək edən bir vasitə olan Elektron Qülləni təqdim etdik. Sonrakı modullarda substrat səviyyəsində fosforlaşma və fermentasiya müzakirə edildi və biz ekzerqonik redoks reaksiyalarının ATP-nin enderqonik sintezinə fermentlər tərəfindən birbaşa birləşdirilə biləcəyini gördük. Bu proseslərin hüceyrələr tərəfindən istifadə edilən enerji istehsalının ən qədim formalarından biri olduğu fərz edilir. Bu bölmədə hüceyrə enerjisi mübadiləsində, oksidləşdirici fosforlaşmada növbəti təkamül inkişafını müzakirə edirik. İlk növbədə, oksidləşdirici fosforlaşma etmir oksigen istifadəsini nəzərdə tutur, bilər, lakin oksigen istifadə etmək məcburiyyətində deyil. O, oksidləşdirici fosforlaşma adlanır, çünki o, elektrokimyəvi reaksiya yaratmaq üçün redoks reaksiyalarına əsaslanır. transmembran potensialı sonra hüceyrə tərəfindən iş görmək üçün istifadə edilə bilər.

Elektron Nəqliyyat Zəncirlərinin qısa xülasəsi

ETC NADH, FADH-dən bağışlanan elektronların əlavə edilməsi ilə başlayır2 və ya digər azaldılmış birləşmələr. Bu elektronlar bir sıra elektron daşıyıcıları, membrana daxil edilmiş fermentlər və ya redoks reaksiyalarına məruz qalan daşıyıcılar vasitəsilə hərəkət edir. Bu ekzerqonik redoks reaksiyalarından ötürülən sərbəst enerji çox vaxt protonların membran boyunca enderqonik hərəkəti ilə əlaqələndirilir. Membran yüklü növlər üçün təsirli bir maneə olduğundan, bu nasos membranın hər iki tərəfində protonların qeyri-bərabər yığılması ilə nəticələnir. Bu, öz növbəsində, membranın bir tərəfində xalis müsbət (protonlar), digər tərəfində isə mənfi yüklə membranı "qütbləşdirir" və ya "yükləyir". Yükün ayrılması bir yaradır elektrik potensialı. Bundan əlavə, protonların yığılması da a kimi tanınan bir pH gradientinə səbəb olur kimyəvi potensialmembran boyunca. Bu iki gradient (elektrik və kimyəvi) birlikdə adlanır elektrokimyəvi gradient.

Baxış: Elektron Qüllə

Redoks kimyası mövzunun mərkəzi olduğu üçün biz reduksiya potensialı cədvəlinin tez nəzərdən keçirilməsi ilə başlayırıq - bəzən "redoks qülləsi" və ya "elektron qülləsi" adlanır. Təlimatçılarınızın bu terminləri bir-birini əvəz edə biləcəyini eşidə bilərsiniz. Əvvəlki modullarda müzakirə etdiyimiz kimi, bütün növ birləşmələr bioloji redoks reaksiyalarında iştirak edə bilər. Bütün bu məlumatların mənasını vermək və potensial redoks cütlərini sıralamaq çaşqınlıq yarada bilər. Redoks yarım reaksiyalarını onların reduksiya potensialına və ya E0' dəyərlər. Müəyyən bir birləşmənin elektron donoru (reduktant) və ya elektron qəbuledicisi (oksidant) kimi çıxış edə bilməsi onun hansı digər birləşmə ilə qarşılıqlı təsirindən asılıdır. Redoks qülləsi əksər mənfi E.-dən müxtəlif ümumi birləşmələri (onların yarım reaksiyalarını) sıralayır0', elektronlardan asanlıqla xilas olan birləşmələr, ən müsbət E0', ən çox elektron qəbul edən birləşmələr. Qüllə bu yarım reaksiyaları elektronların elektron qəbul etmə qabiliyyətinə əsaslanaraq təşkil edir. Bundan əlavə, bir çox redoks qüllələrində hər yarım reaksiya şərti olaraq solda oksidləşmiş forma, sonra isə sağda azaldılmış forma ilə yazılır. İki forma ya kəsik işarəsi ilə ayrıla bilər, məsələn, NAD-ın azaldılması üçün yarım reaksiya+ NADH-ə yazılır: NAD+/NADH + 2e-, və ya ayrı sütunlar vasitəsilə. Aşağıda elektron qüllə göstərilmişdir.

Şəkil 1: Ümumi bioloji "redoks qalası"

Qeyd

ETC-dəki müxtəlif birləşmələrin reduksiya potensialına istiqamətləndirmək üçün yuxarıdakı redoks qülləsindən istinad bələdçisi kimi istifadə edin. redoks reaksiyaları donor və akseptorun nisbi redoks potensialından asılı olaraq ya ekzerqonik, ya da enderqonik ola bilər. Həm də unutmayın ki, buna konseptual baxmağın bir çox müxtəlif yolları var; bu tip redoks qülləsi yalnız bir yoldur.

Qeyd: Dil qısayolları yenidən görünür:

Yuxarıdakı redoks cədvəlində bəzi qeydlər qeyri-ənənəvi şəkildə yazılmış kimi görünür. Məsələn, Sitokrom cöküz/qırmızı. Siyahıda yalnız bir forma var. Niyə? Bu, xüsusən tələbələr üçün çaşqınlıq yarada bilən dil qısa yollarının başqa bir nümunəsidir (çox güman ki, kimsə sitoxromu iki dəfə yazmağa çox tənbəl idi). Yuxarıdakı qeyd Sitokrom c olaraq yenidən yazıla biləröküz/Sitoxrom cqırmızı sitoxrom c zülalının həm oksidləşmiş vəziyyətdə, həm də Sitokrom c-də mövcud ola biləcəyini göstərmək üçünöküz və ya azalmış vəziyyət Sitokrom cqırmızı.

Redoks Tower videosunu nəzərdən keçirin

Redoks problemlərində redoks qülləsindən necə istifadə ediləcəyinə dair qısa video üçün bura klikləyin. Bu video Dr. Easlon tərəfindən Bis2A tələbələri üçün hazırlanmışdır.

Redoks qülləsindən istifadə: Elektron daşıma zəncirlərini anlamağa kömək edən alət

Konvensiyaya görə qüllənin yarım reaksiyaları birləşmənin oksidləşmiş forması solda və reduksiya edilmiş forması sağda yazılır. Qeyd edək ki, qlükoza və hidrogen qazı kimi birləşmələr əla elektron donorlarıdır və çox aşağı reduksiya potensialına malikdirlər.0'. Yarım reaksiyaları nisbətən yüksək müsbət reduksiya potensialına malik olan oksigen və nitrit kimi birləşmələr (E0') ümumiyyətlə yaxşı elektron qəbuledicilər cədvəlin əks ucunda tapılır.

Misal: Menaquinone

Menaquinona baxaqöküz/qırmızı. Bu birləşmə redoks qülləsinin ortasında yarım reaksiya E ilə oturur0' dəyəri -0,074 eV. Menaquinoneöküz kortəbii (ΔG<0) daha az yarı reaksiya E olan birləşmələrin azaldılmış formalarından elektronları qəbul edə bilər.0'. Belə köçürmələr menaquinonu əmələ gətirirqırmızı və orijinal elektron donorunun oksidləşmiş forması. Yuxarıdakı cədvəldə, menaquinona elektron donor kimi çıxış edə biləcək birləşmələrin nümunələrinə FADH daxildir.2, bir E0' dəyəri -0,22 və ya NADH, E ilə0' dəyəri -0,32 eV. Unutmayın ki, azaldılmış formalar qırmızı/öküz cütünün sağ tərəfindədir.

Menaquinone azaldıqdan sonra, o, indi kortəbii olaraq (ΔG<0) elektronları daha yüksək yarı reaksiya E olan istənilən birləşməyə verə bilər.0' dəyər. Mümkün elektron qəbuledicilərə sitoxrom b daxildiröküz E ilə0' 0,035 eV dəyəri; və ya ubiquinoneöküz E ilə0' 0,11 eV. Unutmayın ki, oksidləşmiş formalar yarım reaksiyanın sol tərəfində yerləşir.


Elektron nəqli zəncirlərinə və tənəffüsə giriş*# - Biologiya

ELEKTRON NƏQLİYYAT ZƏNCİRİ VƏ ATP SİNTEZİ

Oksigenin varlığında yaşayan bir orqanizm qlükoza iki əsas metabolik yoldan keçirərək ondan bir miqdar enerji çıxara bilər.
1.Qlikoliz
2. Hüceyrə tənəffüsü
Bu yolların sonunda qlükoza tamamilə oksidləşdi və hüceyrə 36 ATP molekulu qazandı - hüceyrə işlərinin çoxunu təmin edən çox yönlü enerji daşıyıcısı.

Glikoliz karbohidratların katabolizminin mərkəzi yoludur, burada altı karbonlu şəkərlər ADP-ni ATP-yə çevirmək üçün istifadə olunan enerjinin sonrakı sərbəst buraxılması ilə üç karbonlu birləşmələrə parçalanır.
Qlükoza ATP-yə çevrilməzdən əvvəl iki piruvat molekuluna parçalanmışdır. Bu proses qlikoliz kimi tanınır.
Qlikoliz zamanı sistolda olan ferment 2 piruvat molekuluna parçalanır.

Hüceyrə tənəffüsü kimyəvi enerjinin sərbəst buraxılması və qismən ATP şəklində tutulması prosesidir.
Hüceyrə tənəffüsü hüceyrənin güc mərkəzi olan mitoxondriyada baş verir.
Hüceyrə tənəffüsü üç əsas mərhələdə baş verir.
1.Piruvat oksidləşməsi.
2. Limon turşusu dövrü.
3.Tənəffüs zənciri.

Piruvat oksidləşməsi mitoxondriyanın daxili membranında baş verir.
Bu proses limon turşusu dövrü üçün asetil-KoA molekullarının mənbəyidir.
Piruvat oksidləşməsi üç asan addımda baş verir.
1. Piruvat oksidləşir (3C-dən 2C-yə qədər asetil keçir. Nəticədə CO2 ayrılır).
2.NAD+ NADH-ə endirilir
3. Piruvatdehidrogenaz kompleksi CoA-nı asetillə birləşdirir.
Bu proses üçün ümumi enerji məhsuldarlığı 2NADH-dir.

Bu, hüceyrənin ATP-nin əsas hissəsini təşkil etdiyi hüceyrə tənəffüsünün son mərhələsidir. Glikolizdə və hüceyrə tənəffüsünün erkən mərhələsində bir neçə ATP molekulu əmələ gəlsə də.
Qlikolizdə və hüceyrə tənəffüsündə hüceyrə bir qlükoza molekulunu parçalayır və onun enerjisini mühüm hüceyrə enerji mənbəyi olan 36 ATP molekulunu yaratmaq üçün istifadə edir.
Bu ATP-nin çox hissəsi hüceyrə tənəffüsünün son fazası zamanı mitoxondriyada əmələ gəlir, bu müddət ərzində elektron daşınması və ATP sintezi baş verir.

ELEKTRON NƏQLİYYAT ZƏNCİRİ VƏ ATP SİNTEZİ:

ETC və ATP sintezi mitoxondriyaya daxil olur.
Mitoxondriyanın iki membranı var:
1.Daxili membran
2. Xarici membran
Bu proses mitoxondriyanın daxili membranında baş verir.
DAXİLİ MEMBRAN: Elektron nəqli və ATP sintezi üçün lazım olan komponentləri ehtiva edir.
İki membran H2 ionları (protonlar) ilə dolu asidik membranlararası boşluqla ayrılır.
Hüceyrə tənəffüsündə qlükoza CO2-yə çevrilir və onun H2 atomları ayrılır və NADH+H+ və FADH2 əmələ gətirmək üçün NAD+ və FAD molekullarına verilir.


9.1. Canlı orqanizmlərdə enerji

Hüceyrə daxilində enerji istehsalı bir çox əlaqələndirilmiş kimyəvi yolları əhatə edir. Bu yolların əksəriyyəti oksidləşmə və reduksiya reaksiyalarının birləşməsidir. Oksidləşmə və reduksiya tandemdə baş verir. Oksidləşmə reaksiyası birləşmədəki bir atomdan elektronu ayırır və bu elektronun başqa birləşməyə əlavə edilməsi reduksiya reaksiyasıdır. Oksidləşmə və reduksiya adətən birlikdə baş verdiyinə görə, bu cüt reaksiyalar oksidləşmə reduksiya reaksiyaları adlanır və ya redoks reaksiyaları.

Elektronlar və Enerji

Bir elektronun molekuldan çıxarılması, oksidləşməsi oksidləşmiş birləşmədə potensial enerjinin azalması ilə nəticələnir. Elektron (bəzən hidrogen atomunun bir hissəsi kimi) hüceyrənin sitoplazmasında bağlanmamış qalmır. Əksinə, elektron ikinci birləşməni azaldaraq ikinci birləşməyə keçir. Elektronun bir birləşmədən digərinə keçməsi birinci birləşmədən (oksidləşmiş birləşmə) bəzi potensial enerjini çıxarır və ikinci birləşmənin (reduksiya edilmiş birləşmə) potensial enerjisini artırır. Elektronların molekullar arasında ötürülməsi vacibdir, çünki atomlarda saxlanılan və hüceyrə funksiyalarını təmin etmək üçün istifadə olunan enerjinin böyük hissəsi yüksək enerjili elektronlar şəklindədir. Enerjinin elektronlar şəklində ötürülməsi hüceyrəyə enerjini tək, dağıdıcı partlamada deyil, artımlı şəkildə - kiçik paketlərdə ötürməyə və istifadə etməyə imkan verir. Bu fəsil qidadan enerjinin çıxarılmasına diqqət yetirir, siz köçürmələrin yolunu izlədiyiniz zaman metabolik yollarla hərəkət edən elektronların yolunu izlədiyinizi görəcəksiniz.

Elektron daşıyıcıları

Canlı sistemlərdə birləşmələrin kiçik bir sinfi elektron xidmət funksiyasını yerinə yetirir: Onlar yollardakı birləşmələr arasında yüksək enerjili elektronları bağlayır və daşıyırlar. Nəzərə alacağımız əsas elektron daşıyıcıları B vitamin qrupundan törəmədir və nukleotidlərin törəmələridir. Bu birləşmələr asanlıqla azaldıla bilər (yəni elektronları qəbul edir) və ya oksidləşə bilər (elektronları itirirlər). Nikotinamid adenin dinukleotidi (NAD) (Şəkil 9.2) vitamin B3, niacindən əldə edilir. NAD + molekulunun oksidləşmiş formasıdır NADH iki elektron və bir proton qəbul etdikdən sonra molekulun azaldılmış formasıdır (birlikdə əlavə elektronu olan hidrogen atomunun ekvivalentidir).

Bir birləşməyə elektronlar əlavə edildikdə, onlar azalır. Digərini azaldan birləşməyə reduksiya agenti deyilir. Yuxarıdakı tənlikdə RH azaldıcı agentdir və NAD + NADH-ə endirilir. Elektronlar birləşmədən çıxarıldıqda oksidləşir. Başqasını oksidləşdirən birləşməyə oksidləşdirici maddə deyilir. Yuxarıdakı tənlikdə NAD + oksidləşdirici maddədir və RH R-ə qədər oksidləşir.

Eynilə, flavin adenin dinukleotidi (FAD+) B vitaminindən əldə edilir2, həmçinin riboflavin adlanır. Onun azaldılmış forması FADH-dir2. NAD-ın ikinci variasiyası, NADP, əlavə bir fosfat qrupu ehtiva edir. Həm NAD+, həm də FAD+ şəkərlərdən enerji çıxarılmasında geniş istifadə olunur və NADP anabolik reaksiyalarda və fotosintezdə mühüm rol oynayır.

Canlı sistemlərdə ATP

Canlı hüceyrə əhəmiyyətli miqdarda sərbəst enerji saxlaya bilməz. Həddindən artıq sərbəst enerji hüceyrədə istiliyin artması ilə nəticələnəcək ki, bu da hüceyrəni zədələyə və sonra məhv edə biləcək həddindən artıq istilik hərəkəti ilə nəticələnəcək. Əksinə, bir hüceyrə bu enerjini hüceyrənin enerjini təhlükəsiz şəkildə saxlamasını və yalnız lazım olduqda istifadə üçün buraxmasını təmin edəcək şəkildə idarə edə bilməlidir. Canlı hüceyrələr bunu adenozin trifosfat (ATP) birləşməsindən istifadə edərək həyata keçirirlər. ATP tez-tez hüceyrənin "enerji valyutası" adlanır və pul vahidi kimi, bu çox yönlü birləşmə hüceyrənin istənilən enerji ehtiyacını ödəmək üçün istifadə edilə bilər. Necə? O, təkrar doldurulan batareya kimi işləyir.

ATP parçalandıqda, adətən onun terminal fosfat qrupunun çıxarılması ilə enerji sərbəst buraxılır. Enerji hüceyrə tərəfindən iş görmək üçün istifadə olunur, adətən sərbəst buraxılan fosfat başqa bir molekula bağlanaraq onu aktivləşdirir. Məsələn, əzələ büzülməsinin mexaniki işində, ATP kontraktil əzələ zülallarını hərəkət etdirmək üçün enerji verir. Hüceyrə membranlarında natrium-kalium nasosunun aktiv daşıma işini xatırlayın. ATP, nasos funksiyasını yerinə yetirən inteqral zülalın strukturunu dəyişdirərək, onun natrium və kalium üçün yaxınlığını dəyişdirir. Bu şəkildə hüceyrə elektrokimyəvi gradientlərinə qarşı ionları vuraraq işi yerinə yetirir.

ATP strukturu və funksiyası

ATP-nin mərkəzində riboza molekulu və tək fosfat qrupuna bağlı olan adenin molekulundan ibarət olan adenozin monofosfat (AMF) molekulu yerləşir (Şəkil 9.3). Riboza RNT-də olan beş karbonlu şəkərdir və AMP RNT-dəki nukleotidlərdən biridir. Bu əsas molekula ikinci fosfat qrupunun əlavə edilməsi adenozin difosfatın (ADP) əmələ gəlməsi ilə nəticələnir, üçüncü bir fosfat qrupunun əlavə edilməsi adenozin trifosfat (ATP) əmələ gətirir.

Bir molekula fosfat qrupunun əlavə edilməsi enerji tələb edir. Fosfat qrupları mənfi yüklüdür və beləliklə, ADP və ATP-də olduğu kimi ardıcıl düzüldükdə bir-birini itələyir. Bu itələmə ADP və ATP molekullarını təbii olaraq qeyri-sabit edir. ATP-dən bir və ya iki fosfat qrupunun sərbəst buraxılması adlanan bir prosesdir defosforilasiya, enerji buraxır.

ADP-ATP dövrü

Hidroliz mürəkkəb makromolekulların parçalanması prosesidir. Hidroliz zamanı su parçalanır və ya parçalanır və nəticədə hidrogen atomu (H+) və hidroksil qrupu (OH –) daha böyük molekula əlavə olunur. ATP-nin hidrolizi nəticəsində qeyri-üzvi fosfat ionu (P) ilə birlikdə ADP əmələ gəlir.i) və sərbəst enerjinin sərbəst buraxılması. Həyat proseslərini həyata keçirmək üçün ATP davamlı olaraq ADP-yə parçalanır və təkrar doldurulan batareya kimi ADP üçüncü fosfat qrupunun yenidən birləşdirilməsi ilə davamlı olaraq ATP-yə bərpa olunur (Şəkil 9.4). ATP hidrolizi zamanı hidrogen atomuna və hidroksil qrupuna parçalanan su, ADP molekuluna üçüncü bir fosfat əlavə edildikdə, ATP-nin reformasiyası ilə bərpa olunur.

Aydındır ki, enerji ATP-ni bərpa etmək üçün sistemə daxil edilməlidir. Bu enerji haradan gəlir? Yer üzündəki demək olar ki, hər bir canlıda enerji qlükoza mübadiləsindən gəlir. Bu yolla, ATP qlükoza katabolizminin məhdud ekzerqonik yolları ilə canlı hüceyrələri gücləndirən çoxlu enderqonik yollar arasında birbaşa əlaqədir.


Elektron nəqli zəncirinin ayrılması mitoxondrial oksidləşdirici fosforlaşmanı pozur və vuruşun nəticələrini gücləndirir

Məqsəd: Mitoxondrial disfunksiyanın insultla əlaqəli olduğu bilinir, lakin insultun mürəkkəb mexanizmləri bir neçə insult müalicəsinə səbəb olmuşdur. Məlum elektron nəqliyyat zənciri (ETC) ayırıcı, Karbonil siyanid-4 (triflorometoksi) fenilhidrazon (FCCP) vasitəsilə pozulmuş mitoxondrial oksidləşdirici fosforlaşmaya dair bu araşdırma. Yaranan nevroloji çatışmazlıqların, eləcə də infarkt həcminin təhlili insult nəticəsində mitoxondriyanın rolunu müəyyən etməyə və ETC-nin ayrılmasının potensial olaraq yeni insult müalicələri üçün strategiya ola biləcəyini müəyyən etməyə kömək edə bilər. Bu tədqiqatın məqsədi elektron axınının ayrılmasının mitoxondrial oksidləşdirici fosforlaşmaya və insult infarktına təsirini müəyyən etmək idi.

Metodlar: Serebral endovaskulyar hüceyrələr (CEC) müxtəlif konsentrasiyalarda FCCP ilə müalicə olundu və bioenergetika ölçüldü. Zərbəli siçan modeli üçün FCCP (1 mq/kq, i.p) və ya vasitə, ardınca 1 saatlıq keçici orta beyin arteriyasının tıxanması (tMCAO) tətbiq edildi. İnfarktın həcmi 23 saatlıq reperfuziyadan sonra ölçüldü və infarkt həcmini qiymətləndirmək üçün trifenil tetrazolium xlorid (TTC) boyanmasından istifadə edildi.

Nəticələr: FCCP konsentrasiyası 1000 nM-dən çox olduqda FCCP bazal tənəffüsü, ATP dövriyyəsini, maksimal tənəffüsü və ehtiyat tutumu əhəmiyyətli dərəcədə azaldıb. FCCP ilə əvvəlcədən müalicə edilən siçanlar korteks, striatum və ümumi yarımkürədə infarkt həcmini əhəmiyyətli dərəcədə artırdı. FCCP qəbul edən siçanlar nəqliyyat vasitəsi ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə artmış nevroloji çatışmazlığa malik idi.

Nəticələr: FCCP dozadan asılı olaraq MEK-lərdə mitoxondrial oksidləşdirici fosforlaşmanı pozdu. tMCAO-dan əvvəl elektron daşıma zəncirinin FCCP ilə ayrılması siçanlarda insult infarktı ağırlaşdırdı.

Açar sözlər: Qan-Beyin Baryeri (BBB) ​​Karbonil Siyanid-4 (triflorometoksi) Fenilhidrazon (FCCP) Serebral Endovaskulyar Hüceyrələr (CEC) Elektron Nəqliyyat Zənciri (ETC) İşemiya Keçici Orta Serebral Arteriya Tıxanması (tMCAO) Trifenil Tetrazolium (TC).


Hüceyrə tənəffüsü

Adenozin trifosfat (ATP)

  • Hüceyrələrin hüceyrə proseslərini yandırmaq üçün istifadə etdiyi enerji daşıyan molekul
  • ATP adenin bazası, riboza şəkəri və 3 fosfat (PO4) qruplarından ibarətdir.
  • PO4 bağları yüksək enerjili rabitələrdir ki, onların istehsalı üçün enerji tələb olunur və qırıldıqda enerji buraxır.
  • ATP hüceyrələr tərəfindən istehsal olunur və davamlı olaraq istifadə olunur
  • Hər dəqiqə bir orqanizmin bütün ATP-si təkrar emal olunur
  • Fosforlaşma ADP-yə Pi əlavə edərək ATP meydana gətirən kimyəvi reaksiyalara aiddir ADP + Pi + enerji « ATP + H2O
  • Fermentlər (ATP sintetaza və ATPase) substrat səviyyəsində fosforlaşma deyilən bir prosesdə bu yüksək enerjili PO4 bağlarını qırmağa və islahat etməyə kömək edir.
  • Yüksək enerjili fosfat bağı pozulduqda, enerji, sərbəst fosfat qrupu və adenozin difosfat (ADP) buraxır.

Metabolik yollarda fermentlər:

  • Bioloji katalizatorlar
  • Kimyəvi reaksiyaları sürətləndirir
  • Substratlardakı mövcud bağları zəiflədərək lazım olan aktivləşdirmə enerjisinin miqdarını azaldır

  • Yüksək spesifik protein molekulları
  • varsubstratların müvəqqəti birləşdiyi aktiv sahə adlanır

ferment substrat kompleksi

NADH: Mitoxondriyada ikinci enerji daşıyan molekul 3 ATP istehsal edir

FADH2: Mitoxondriyada üçüncü enerji daşıyan molekul 2 ATP istehsal edir

  • Xarici hamar, xarici membrana və qatlanmış daxili membrana malikdir
  • Qıvrımlara cristae deyilir
  • Kristanın içərisindəki boşluq matris adlanır və DNT və ribosomları ehtiva edir
  • Aerob tənəffüs yeri
  • Krebs dövrü matrisdə baş verir
  • Elektron nəqli zənciri kristalda baş verir

Hüceyrə tənəffüsünə baxış:

C6H12O6 + 6O2 —–> 6CO2 + 6H20 + enerji (istilik və ATP)

  • Üzvi molekullardan enerjinin idarə olunan sərbəst buraxılması (ən çox qlükoza)
  • Qlükoza oksidləşir (e- itirir) və oksigen azalır (e- qazanır)
  • Qlükozanın karbon atomları (C6H12O6) CO2 şəklində buraxılır
  • ATP (adenozin trifosfat) yaradır
  • Bir qlükoza molekulunda olan enerji 36 ATP istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər
  • Bir sıra 3 reaksiya — Qlikoliz, Kreb Dövrü və Elektron Nəqliyyat Zəncirini əhatə edir.

  • Sitoplazmada baş verir
  • Glikoliz mərhələlərinin xülasəsi:


Elektron nəqli zənciri pillələri diaqramla izah olunur

Elektron nəqli zənciri bir sıra redoks reaksiyalarını həyata keçirərək enerji istehsal edən vacib bir metabolik yoldur. Bu BiologyWise məqaləsi bu yolun sadə izahını təqdim edir.

Elektron nəqli zənciri bir sıra redoks reaksiyalarını həyata keçirərək enerji istehsal edən vacib bir metabolik yoldur. Bu BiologyWise məqaləsi bu yolun sadə izahını təqdim edir.

Bilirdinizmi?

Elektron nəqli zəncirinin bir dövrü, hər biri qlikoliz və limon turşusu dövrü ilə əmələ gələn 2 molekulla müqayisədə təxminən 30 ATP molekulu (Adenozin trifosfat) verir.

Bizim üçün yazmaq istərdinizmi? Yaxşı, biz sözü yaymaq istəyən yaxşı yazıçılar axtarırıq. Bizimlə əlaqə saxlayın, danışarıq.

Elektron nəqli zənciri, redoks reaksiyaları dəsti vasitəsilə elektronları elektron donorlardan elektron reseptorlarına ötürən bir sıra fəzada ayrılmış ferment komplekslərindən ibarətdir. Bu, həmçinin protonların (H + ionlarının) membrandan keçməsi ilə müşayiət olunur. Bu, ATP sintaza proton nasosunu aktivləşdirən və bununla da ATP molekullarının (enerji) əmələ gəlməsini təmin edən membran boyunca elektrokimyəvi proton qradientinin inkişafına gətirib çıxarır. Dövr elektronların oksigen molekulları tərəfindən udulması ilə başa çatır.

Eukaryotik orqanizmlərdə elektron daşıma zənciri mitoxondrilərin daxili membranında, bakteriyalarda hüceyrə membranında, bitki hüceyrələrində isə xloroplastların tilakoid membranında yerləşir.

Xloroplastlarda işıqdan gələn fotonlar proton qradiyenti yaradır, mitoxondriya və bakteriya hüceyrələrində isə ferment komplekslərində baş verən çevrilmələr proton qradiyenti yaradır.

Elektron nəqli zəncirinin icmalı

Bu yol enerji istehsalının ən səmərəli üsuludur. Bu dövr üçün ilkin substratlar digər yollardan əldə edilən son məhsullardır. Glikolizdən əldə edilən piruvat mitoxondriya tərəfindən qəbul edilir və burada Krebs/limon turşusu dövrü ilə oksidləşir. Yol üçün tələb olunan substratlar NADH (nikotinamid adenin dinukleotid), suksinat və molekulyar oksigendir.

NADH ilk elektron donor kimi çıxış edir və matrisdən protonun ayrılması ilə müşayiət olunan I ferment kompleksi ilə NAD+-a oksidləşir. Elektron daha sonra suksinatın fumarata çevrilməsinə səbəb olan kompleks II-yə daşınır. Molekulyar oksigen (O2) kompleks IV-də elektron qəbuledicisi kimi çıxış edir və su molekuluna (H) çevrilir.2O). Hər bir ferment kompleksi membranlararası boşluqda protonların sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunan elektronların daşınmasını həyata keçirir.

Protonların membrandan kənarda yığılması proton qradiyenti yaradır. Protonların bu yüksək konsentrasiyası kemiosmoz prosesini başlatır və ATP sintaza kompleksini aktivləşdirir. Xemiosmoz, proton konsentrasiyalarında böyük fərq səbəbindən membranda elektrik və pH potensialının yaranmasına aiddir. Aktivləşdirilmiş ATP sintaza bu potensialdan istifadə edir və konsentrasiya balansını bərpa etmək üçün proton pompası kimi çıxış edir. Protonu yenidən matrisə pompalayarkən, ATP molekullarını əldə etmək üçün ADP (Adenozin Difosfat) fosforlaşmasını da həyata keçirir.

Elektron nəqli zəncirinin ferment kompleksləri

Kompleks I – NADH-koenzim Q oksidoreduktaza
Azaldılmış koenzim NADH bu kompleksə bağlanır və Q10 koenzimini azaldır. Bu reaksiya elektronları verir, daha sonra FMN (Flavin mononükleotidi) və bir sıra Fe-S (Dəmir-kükürd) klasterlərindən istifadə edərək bu kompleks vasitəsilə ötürülür. Bu elektronların daşınması protonların membrandan membranlararası boşluğa köçürülməsinə səbəb olur.

Kompleks II – Succinate-Q oksidoreduktaza
Bu kompleks limon turşusu dövrü tərəfindən istehsal olunan suksinata təsir edir və onu fumarat halına gətirir. Bu reaksiya bir sıra Fe-S klasterlərinin köməyi ilə FAD-ın (Flavin adenin dinukleotidi) azalması və oksidləşməsi ilə idarə olunur. Bu reaksiyalar həmçinin quinonun redoks reaksiyalarını da hərəkətə gətirir. Bu reaksiya dəstləri elektronların üçüncü ferment kompleksinə daşınmasına kömək edir.

Bizim üçün yazmaq istərdinizmi? Yaxşı, biz sözü yaymaq istəyən yaxşı yazıçılar axtarırıq. Bizimlə əlaqə saxlayın, danışarıq.

Kompleks III – Q-sitokrom c oksidoreduktaza
Bu kompleks ubiquinolu oksidləşdirir və həmçinin sitoxrom-c-nin iki molekulunu azaldır. Elektron bu reaksiyalar vasitəsilə protonların sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunan kompleks IV-ə daşınır.

Kompleks IV – ytoxrom c oksidaz
Alınan elektron bir su molekulunu vermək üçün molekulyar oksigen tərəfindən qəbul edilir. Bu çevrilmə Mis (Cu) ionlarının iştirakı ilə baş verir və azalmış sitoxrom-c-nin oksidləşməsinə səbəb olur. Bu reaksiya zamanı protonlar çıxarılır.

ATP sintaza
NADH molekulunun ilkin oksidləşməsi nəticəsində əmələ gələn protonlar və onların membranlararası boşluqda olması potensial gradientin yaranmasına səbəb olur. Bu kompleks protonları yenidən matrisə daşımaq üçün istifadə olunur. Nəqliyyatın özü də ATP yaratmaq üçün ADP molekullarının fosforlaşmasına nail olmaq üçün istifadə olunan enerji yaradır.

Elektron daşıma zəncirini təşkil edən komponentlərin hər hansı birində hər hansı anomaliya və ya qüsurlar çoxlu inkişaf, nevroloji və fiziki pozğunluqların inkişafına səbəb olur.

Əlaqədar Yazılar

Fotosintezin tədris planının bir hissəsi olub-olmamasından asılı olmayaraq, onun mənasını və prosesini bilmək son dərəcə vacibdir. &hellip-də verilmiş diaqram

Passiv və aktiv nəqliyyat arasındakı fərq nədir? Bu iki mexanizm necə icra olunur? Hansı proses enerji tələb edir, hansı tələb etmir? Hamısına cavabı bilmək üçün oxuyun&hellip

Haploid sayı xromosomların diploid sayının yarısı qədər olan xromosomların sayıdır. Bu məqalə sizə daha çox məlumat verəcəkdir.


Hüceyrə tənəffüsünün öyrənilməsi üzrə təlimat B1

1. Əksər eukaryotik hüceyrələr hər qlükoza molekuluna təxminən ___________ ATP molekulları istehsal edir.
2. Qlükozanın piruvik turşuya çevrilməsi prosesi hansıdır?

3. Aerob tənəffüsün başlanğıcında piruvik turşusu _______________________ adlı molekulla birləşərək Asetil KoA əmələ gətirir.
4. Pirouzum turşusunun oksigenin iştirakı ilə parçalanması ___________________ _______________________ adlanır.

5. Krebs Dövrünün hər tamamlanması ilə neçə ATP molekulu əmələ gəlir?
6. Krebs Dövrünün tullantı məhsulu nədir?

7. Pirouzum turşusunun karbon qazına və etanola çevrilməsinə _____________________ _______________________ deyilir.

8. Oksigen olmadıqda qida molekullarından enerjinin ayrılması _______________________ _____________________________ təşkil edir.

9. Elektron nəqli zəncirinin əlavə məhsulu nədir?

10. Anaerob tənəffüs nə dərəcədə effektivdir? __________% Aerob tənəffüs?

11. Hüceyrə tənəffüsünün birinci yolu necə adlanır?

12.Qlikolizin yeri nədir?

13. Enerjinin elmi vahidi hansıdır?

14. Oksigenin iştirakı ilə hüceyrə tənəffüsünü nə adlandırırsınız?

15. Maya _____________________ _______________________ kimi tanınan prosesdə ___________________ və _________________ istehsal edir.

16. Hüceyrə tənəffüsündə qlikoliz _________________ davam edir.

17. Hüceyrə tənəffüsündə ________________-də hər hansı digər addımdan daha çox enerji ötürülür.

18. Qlükoza molekulları qlikoliz prosesində ________________ ______________ molekullarına çevrilir.

19. Prokariotlarda elektron daşıma zəncirinin yeri necədir?

20. Qlikoliz prosesləri və anaerob yollara _________________ deyilir.

21. Asetil KoA və oksalosirkə turşusunun məhsulu nədir?

22. Qlikolizin elektron qəbuledicisi hansı molekuldur?

23. ATP hasil etmək üçün üzvi birləşmələrin parçalanması __________ __________ kimi tanınır.
24. Qlikoliz qlükoza ilə başlayır və _____________ ______________ əmələ gətirir.

25. Həm laktik turşu, həm də spirtli fermentasiya nəticəsində əmələ gələn mühüm molekul ____________-dir.

26. Aerob tənəffüsün birinci pilləsində qlikolizdən piruvik turşu CO2, NADH, H+ və ____________ ______________ əmələ gətirir.

27. Elektron nəqli zənciri Krebs Dövrünün iki məhsulu – ______________________ və ___________________________ tərəfindən idarə olunur.
28. Elektron daşıma zənciri boyunca daşınarkən elektronlarla nə baş verir?

29. Aerob tənəffüsün (qlikoliz daxil olmaqla) enerji səmərəliliyi təqribən ______________ ____________________ təşkil edir.

30. Krebs dövrünün reaksiyaları mitoxondriyada harada baş verir?

31. Elektron daşıma zənciri mitoxondriyanın harada yerləşir?

32. Spirtli fermentasiyada etil spirti ____________________-dən alınır.

33. _______________ və ________________ elektron nəqli zəncirinə elektron və proton verir.

34. Qlikolizin dördüncü mərhələsi dörd ATP molekulu verir, lakin xalis məhsul yalnız iki ATP molekuludur. Bu uyğunsuzluğu izah edin.

35. Bədəninizdəki hüceyrələr hansı şəraitdə laktik turşu fermentasiyasına məruz qalır?

36. Qlikoliz, bərabər miqdarda qlükoza tamamilə oksidləşdiyi təqdirdə əldə ediləcək enerjinin yalnız 3,5%-ni istehsal edir. Qlükozada qalan enerjiyə nə oldu?

37. Krebs dövrünün siklik təbiəti ilə bağlı oksalosirkə turşusunun rolunu izah edin.

38 Elektron nəqli zəncirinin sonunda toplanan elektronlarla nə baş verir?

39. Protonlar mitoxondrinin harada toplanır və protonların mənbəyi nədir?


11.7.1 Tənzimləmə mexanizmləri

Hüceyrə tənəffüsünü idarə etmək üçün müxtəlif mexanizmlərdən istifadə olunur. Qlükoza mübadiləsinin hər mərhələsində bir növ nəzarət mövcuddur. Hüceyrəyə qlükozanın girişi tənzimlənə bilər GLUT (Qlükoza nəqli) zülallar qlükozanı daşıyan (Şəkil 11.15). GLUT zülalının müxtəlif formaları qlükozanın xüsusi toxumaların hüceyrələrinə keçidinə nəzarət edir.

Şəkil 11.16 GLUT4 veziküllərdə saxlanılan qlükoza daşıyıcısıdır. A cascade of events that occurs upon insulin binding to a receptor in the plasma membrane causes GLUT4-containing vesicles to fuse with the plasma membrane so that glucose may be transported into the cell.

Some reactions are controlled by having two different enzymes—one each for the two directions of a reversible reaction. Reactions that are catalyzed by only one enzyme can go to equilibrium, stalling the reaction. In contrast, if two different enzymes (each specific for a given direction) are necessary for a reversible reaction, the opportunity to control the rate of the reaction increases, and equilibrium is not reached. A number of enzymes involved in each of the pathways—usually the first enzyme of the pathway—are controlled by allosteric regulation. The molecules most commonly used in this capacity are the nucleotides ATP, ADP, AMP, NAD+, and NADH. These allosteric regulators may increase or decrease enzyme activity, depending on the prevailing conditions.

Qlikolizin tənzimlənməsi

Step 1: Hexokinase

The control of glycolysis begins with the first enzyme in the pathway, hexokinase. This enzyme catalyzes the phosphorylation of glucose, which helps to prepare the compound for cleavage in a later step. The presence of the negatively charged phosphate in the molecule also prevents the sugar from leaving the cell. When hexokinase is inhibited, glucose diffuses out of the cell and does not become a substrate for the respiration pathways in that tissue. The product of the hexokinase reaction is glucose-6-phosphate, which accumulates when a later enzyme, phosphofructokinase, is inhibited.

Step 3: Phosphofructokinase

Phosphofructokinase is the main enzyme controlled in glycolysis. High levels of ATP, citrate, or a lower pH decrease the enzyme’s activity. An increase in citrate concentration can occur because of a blockage in the citric acid cycle.

Step 10: Pyruvate kinase

The last step in glycolysis is catalyzed by pyruvate kinase. The pyruvate produced can proceed to be catabolized or converted into the amino acid alanine. If no more energy is needed and alanine is in adequate supply, the enzyme is inhibited. The enzyme’s activity is increased when fructose-1,6-bisphosphate levels increase. (Recall that fructose-1,6-bisphosphate is an intermediate in the first half of glycolysis.) The regulation of pyruvate kinase involves phosphorylation by a kinase (pyruvate kinase kinase), resulting in a less-active enzyme. Dephosphorylation by a phosphatase reactivates it. Pyruvate kinase is also regulated by ATP (a negative allosteric effect).

If more energy is needed, more pyruvate will be converted into acetyl CoA through the action of pyruvate dehydrogenase. If either acetyl groups or NADH accumulate, there is less need for the reaction and the rate decreases. Pyruvate dehydrogenase is also regulated by phosphorylation: A kinase phosphorylates it to form an inactive enzyme, and a phosphatase reactivates it. The kinase and the phosphatase are also regulated.

Regulation of the Citric Acid Cycle

The citric acid cycle is controlled through the enzymes that catalyze the reactions that make the first two molecules of NADH. These enzymes are isocitrate dehydrogenase and α-ketoglutarate dehydrogenase. When adequate ATP and NADH levels are available, the rates of these reactions decrease. When more ATP is needed, as reflected in rising ADP levels, the rate increases. α-Ketoglutarate dehydrogenase will also be affected by the levels of succinyl CoA—a subsequent intermediate in the cycle—causing a decrease in activity. A decrease in the rate of operation of the pathway at this point is not necessarily negative, as the increased levels of the α-ketoglutarate not used by the citric acid cycle can be used by the cell for amino acid (glutamate) synthesis.

Regulation of the Electron Transport Chain

Specific enzymes of the electron transport chain are unaffected by feedback inhibition, but the rate of electron transport through the pathway is affected by the levels of ADP and ATP. Greater ATP consumption by a cell is indicated by a buildup of ADP. As ATP usage decreases, the concentration of ADP decreases and ATP begins to build up in the cell. This change is the relative concentration of ADP to ATP triggers the cell to slow down the electron transport chain.

Table 11.5 Summary of feedback controls in cellular respiration.


Videoya baxın: احياء اول ثانوي التنفس الخلوي جزء 3: سلسلة نقل الالكترون (Oktyabr 2022).