Məlumat

5.9E: Proton Azaldılması - Biologiya

5.9E: Proton Azaldılması - 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.

Anaerob tənəffüs elektrokimyəvi membran qradiyenti yaratmaq üçün proton qradiyenti kimi yüksək dərəcədə azalmış növlərdən istifadə edir.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Metabolizmada proton hərəkətverici qüvvəsinin rolunu qeyd edin

Açar nöqtələr

  • Denitrifikasiyada, protonlar tənəffüs üçün kritik olan elektrokimyəvi gradient istehsal etmək üçün ilkin NADH redüktaz, kinonlar və azot oksidi redüktaz ilə membran boyunca nəql olunur.
  • Elektrokimyəvi bir qradiyent, enerjinin qorunub saxlana biləcəyi çoxlu alternativ potensial enerjidən birini təmsil edir. Bioloji proseslərdə bir ionun bir membran üzərindəki diffuziya və ya aktiv nəqli ilə hərəkət istiqaməti elektrokimyəvi qradiyentlə müəyyən edilir.
  • Mitokondriyalarda və xloroplastlarda, proton qradiyentləri, proton hərəkətverici qüvvəsi olaraq da bilinən kimyosotik potensial yaratmaq üçün istifadə olunur.

Əsas Şərtlər

  • fosforlaşma: Bir fosfat qrupunun donordan qəbulediciyə köçürülməsi prosesi; tez-tez fermentlər tərəfindən kataliz edilir

Reduktiv Metabolizmdə Proton Qradientləri

Bioloji enerji tez -tez redoks reaksiyaları və ya elektronların köçürülməsi yolu ilə saxlanılır və sərbəst buraxılır. Bir oksidan elektron əldə etdikdə azalma baş verir. Fotosintez karbon qazının şəkərə çevrilməsini və suyun molekulyar oksigenə oksidləşməsini əhatə edir. Ters reaksiya, tənəffüs, karbon dioksid və su istehsal etmək üçün şəkərləri oksidləşdirir (bir elektron itirir). Aralıq addımlar olaraq, azaldılmış karbon birləşmələri nikotinamid adenin dinukleotidi (NAD+) azaltmaq üçün istifadə olunur, bu da sonra proton qradiyentinin yaradılmasına kömək edir. Bu, daha sonra adenozin trifosfat (ATP) sintezini idarə edir və oksigen və ya anaerob tənəffüs üçün alternativ reseptorların azalması ilə təmin edilir. Heyvan hüceyrələrində mitokondriya oxşar funksiyaları yerinə yetirir.

Elektrokimyəvi gradient, enerjinin qorunub saxlanıla biləcəyi potensial enerjinin bir çox dəyişdirilə bilən formalarından birini təmsil edir. Bioloji proseslərdə bir ionun bir membran üzərindəki diffuziya və ya aktiv nəqli ilə hərəkət istiqaməti elektrokimyəvi qradiyentlə müəyyən edilir. Mitokondriyalarda və xloroplastlarda, proton qradiyentləri, proton hərəkətverici qüvvəsi olaraq da bilinən kimyosotik potensial yaratmaq üçün istifadə olunur. Bu potensial enerji fosforlaşma yolu ilə ATP sintezi üçün istifadə olunur. Bir elektrokimyəvi gradient iki komponentdən ibarətdir. Birincisi, elektrik komponenti lipid membranındakı yük fərqindən qaynaqlanır. İkincisi, kimyəvi komponent membran boyunca ionların diferensial konsentrasiyasından qaynaqlanır. Bu iki amilin birləşməsi ionun membran boyunca hərəkəti üçün termodinamik cəhətdən əlverişli istiqaməti müəyyən edir. Mitoxondriyalar, xloroplastlar, bakteriyalar və proton nasosları ilə aktiv nəqliyyatda iştirak edən digər membran bölmələrində membranın iki tərəfi arasındakı elektrokimyəvi potensial fərqi bəzən kimyosmotik potensial və ya proton hərəkətverici qüvvə adlanır.

Fizioloji şəraitdə tənəffüs edən bakteriyalarda, ATP sintazı, ümumiyyətlə, əks istiqamətdə qaçaraq, elektron nəqli zəncirinin yaratdığı bir proton hərəkətverici qüvvəsini enerji mənbəyi olaraq istifadə edərək ATP yaradır. Bu şəkildə enerji yaratmaq üçün ümumi proses oksidləşdirici fosforlaşma adlanır. Eyni proses, ATP sintazının daxili mitokondriyal membranda yerləşdiyi mitokondriyada da baş verir, beləliklə F1 hissəsi ATP sintezinin baş verdiyi mitokondrial matrisə yapışır.

Hüceyrə tənəffüsü (həm aerob, həm də anaerob) membran boyunca elektrokimyəvi gradient (çox vaxt proton qradiyenti) yaratmaq üçün NADH və FADH2 kimi yüksək dərəcədə azalmış növlərdən istifadə edir, nəticədə membran boyunca elektrik potensialı və ya ion konsentrasiyası fərqi yaranır. Azaldılmış növlər, ardıcıl olaraq artan azalma potensialına malik bir sıra tənəffüslü ayrılmaz membran zülalları ilə oksidləşir, son elektron qəbuledicisi oksigen (aerob tənəffüsdə) və ya başqa bir növ (anaerob tənəffüsdə) olur. Sözügedən membran, ökaryotlarda daxili mitokondriyal membran və prokaryotlarda hüceyrə membranıdır. Proton hərəkətverici qüvvəsi və ya pmf protonları ATP sintazasının proton kanalı vasitəsilə qradiyentdən aşağıya (membrandan keçir) aparır. Yaranan cərəyan ADP və qeyri-üzvi fosfatdan ATP sintezini sürətləndirir.

Anaerob tənəffüs üçün elektrokimyəvi qradiyentlərin qurulması üçün protonun azaldılması vacibdir. Məsələn, denitrifikasiya zamanı protonlar ilkin NADH reduktaza, kinonlar və azot oksidi reduktaza vasitəsilə membran vasitəsilə tənəffüs üçün kritik olan elektrokimyəvi qradiyenti yaratmaq üçün nəql olunur. Enerji mənbəyi kimi hidrogendən istifadə edən orqanizmlərdə hidrogen membrana bağlı hidrogenaza ilə oksidləşir və müxtəlif xinonlara və sitoxromlara elektron köçürmə yolu ilə protonun pompalanmasına səbəb olur. Kükürd oksidləşməsi, enerji baxımından sulfidin qeyri -üzvi kükürd və ya tiosulfatdan daha yaxşı bir elektron donoru olması səbəbindən meydana gələn və membrandan çox sayda protonun köçürülməsinə imkan verən iki mərhələli bir prosesdir.

Bunun əksinə olaraq, fermentasiya elektrokimyəvi gradientdən istifadə etmir. Bunun əvəzinə, ATP istehsal etmək üçün yalnız substrat səviyyəsində fosforlaşmadan istifadə edir. Elektron qəbuledici NAD+, oksidləşdirilmiş birləşmələrin azalması ilə fermentasiya yolunun oksidləşdirici mərhələlərində əmələ gələn NADH -dən bərpa olunur. Bu oksidləşdirilmiş birləşmələr tez -tez fermentasiya yolunun özündə əmələ gəlir, həm də xarici ola bilər. Məsələn, homofermentativ laktik turşu bakteriyalarında qliseraldehid-3-fosfatın oksidləşməsi zamanı əmələ gələn NADH, yolun sonrakı mərhələsində piruvatın laktik turşuya çevrilməsi ilə yenidən NAD+-a oksidləşir. Mayada asetaldehid etanola çevrilir.