Məlumat

Elektronlar ETC-də hərəkət edərkən, aktiv nəqliyyatın baş verməsi üçün ATP necə istehsal olunur?

Elektronlar ETC-də hərəkət edərkən, aktiv nəqliyyatın baş verməsi üçün ATP necə istehsal olunur?


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.

Bir çox veb saytlar spesifik deyil və onlar yalnız deyirlər ki, elektronlar ETC zamanı yüksək enerji vəziyyətindən aşağı enerji vəziyyətinə keçdikdə, "enerji" sərbəst buraxılır və enerji H+ ionlarını pompalamaq (aktiv nəql) üçün istifadə olunur. membran. Mən daha çox bilmək istəyirəm. ADP-yə fosfat əlavə etməklə ATP əmələ gəlmirmi? Əgər belədirsə, ETC-dən keçən elektronlar bu fosfatı haradan alır? BTW, mən ATP sintazasından danışmıram, çünki ATP sintaza üçün H+ ionlarına ehtiyacınız var və mən bu H+ ionlarının ilk növbədə membran vasitəsilə necə aktiv şəkildə daşındığını anlamıram.


ATP əmələ gəlməsi ATPsynthase (həmçinin F0/F1 hissəciyi adlanır) adlanan Kompleks V istifadə edərək həyata keçirilir və bu prosesi izah edən nəzəriyyə Kimyosmotik Nəzəriyyə2 adlanır.

Hüceyrə tənəffüsü Kreb dövrü (mitoxondriyada) və İşıqdan asılı fotofosforilasiya fotosintezi (xloroplast tilakoidlərində) zamanı bir sıra reaksiyalar mitoxondriyanın membranlararası məkanında (burada İMS adlanır) proton qradiyenti yaradır. mitoxondriya/xloroplast ikiqat membranla bağlanmış orqanoidlərdir).

Batareyada/hüceyrədə EMF (elektron hərəkətverici qüvvə) olduğu kimi, mitoxondri/xloroplastların İMS-də də proton hərəkətverici qüvvəsi var.

Maddələr həmişə yüksək potensialdan aşağı potensiala doğru axdığından, yüksək miqdarda protona malik olan mitoxondri/xloroplastın İMS-i yüksək potensiallı, mitoxondri/xloroplastın lümeni isə aşağı potensiallı bölgədir, çünki protonların sayı daha azdır.

Protonların mitoxondrinin/xloroplastın İMS-dən mitoxondrinin/xloroplastın lümeninə keçməsinin yeganə yolu kompleks V (həmçinin ATPsintaza kimi tanınır) vasitəsilədir.

ATPsynthase sərbəst dönə bilən lolipop formalı zülal quruluşudur və o ADP və fosfat gətirir molekullar bir-birinə yaxınlaşır ki, onların arasında kovalent bağ yaransın.

Soruşursunuz ki, bunu necə edir? Beləliklə, burada əldə etdiyimiz hər şeyi ümumiləşdirək:

  1. Rotoru ətrafında dönə bilən ATPsintaza.
  2. IMS (yüksək potensial) və lümen (aşağı potensial) boyunca proton gradienti.
  3. Protonların yeganə çıxış yolu ATPsintazadan keçir.

İndi burada bir keçid görə bilərik.

Beləliklə, ATPsintazanın F0 alt bölməsi var ki, onun vasitəsilə protonlar membran boyunca hərəkət edə bilir və bu hərəkət zamanı F1 alt bölməsini döndərirlər. Burada animasiyada göstərilən bu fırlanma zamanı F1 alt bölməsinin aktiv yerində olan ADP və fosfat qrupu bir-birinə yaxınlaşır və atomik qarşılıqlı təsir nəticəsində bir bağ yaranır. Mexanik enerji (protonların membran boyunca hərəkəti) iki molekul arasında kimyəvi enerjiyə (kovalent bağ) çevrilir. Bu, hüceyrənin pul vahidi ATP-nin istehsal olunduğu prosesdir. Ümid edirəm ki, bu suala cavab verir.


Fotosintezin elektron nəqli zənciri | Bitkilər

Fotosintezin işıqla idarə olunan reaksiyası elektron nəql zənciri kimi də adlandırılan işıq reaksiyası (Hill reaksiyası) ilk dəfə 1939-cu ildə Robert Hill tərəfindən irəli sürülüb. Fotosintezin elektron nəqli zənciri işığın fotosistem II (P) tərəfindən udulması ilə başlanır.68o).

P680 işığı uduqda həyəcanlanır və onun elektronları elektron qəbuledici molekula keçir. Buna görə də P680 güclü oksidləşdirici agentə çevrilir və oksigeni buraxmaq üçün su molekulunu parçalayır. Su molekulunun işıqdan asılı olan bu parçalanması fotoliz adlanır.

Bununla belə, manqan, kalsium və xlorid ionları suyun fotolizində mühüm rol oynayır. Suyun fotolizindən sonra elektronlar əmələ gəlir və onlar oksidləşmiş P-yə ötürülür680. İndi elektron çatışmazlığı olan P680 (elektronlarını artıq akseptor molekula köçürdüyü kimi) elektronlarını su molekulundan bərpa edə bilir.

Həyəcanlanmış P-dən elektron qəbul etdikdən sonra680, ilkin elektron qəbuledicisi azalır. Bitkilərdə ilkin elektron qəbuledicisi feofitindir. Güclü azaldıcı agent olan reduksiya edilmiş qəbuledici indi elektronlarını elektron daşıma zəncirinin aşağı axını komponentlərinə verir.

Fotosistem I (PS I):

Fotosistem II (S680), fotosistem I (P700) işığın udulması ilə həyəcanlanır və oksidləşir və elektronlarını ilkin elektron qəbuledicisinə (feofitinə) ötürür, bu da öz növbəsində azalır. Oksidləşmiş P700 Fotosistem II-dən elektronları çəkir, fotosistem I-in azaldılmış elektron qəbuledicisi, NADP-ni NADPH-ə endirmək üçün elektronları ferredoksin və ferredoksin-NADP reduktaza ötürür.2.

NADPH2 güclü azaldıcı agentdir və CO-nun azaldılmasında istifadə olunur2 fotosintezin karbon reaksiyasında karbohidratlara. CO-nun azalması2 karbohidratlara elektron daşıma zənciri vasitəsilə istehsal olunan ATP şəklində enerji tələb olunur. Xloroplastlarda işığın iştirakı ilə ADP-dən ATP əmələ gəlməsi prosesinə fotofosforlaşma deyilir.

İşıq reaksiyası (Təpə reaksiyası):

İşıq reaksiyasının işıq enerjisi nəticəsində sudan ‘azaldıcı güc’ və oksigen istehsalına cavabdeh olduğu düşünülür. Bu belədir: İşıq enerjisi xlorofil tərəfindən udulduqdan sonra H-ni parçalayır2O.

(i) (H) naməlum birləşmə ilə (ehtimal ki, ferredoksin) birləşir və buradan NADP-yə keçir.

(ii) NADPH2 fosfogliserik turşunun azalmasına səbəb ola bilər……. Bəzi ATP istehsalı ilə birlikdə fosfogliseraldehid.

(iii) (OH) H əmələ gətirir2O və oksigen:

İşıq reaksiyası iki çox mühüm istehsala səbəb olur:

(i) azaldıcı agent NADPH2

(ii) Enerji ilə zəngin birləşmə ATP.

İşıq reaksiyasının bu iki məhsulu fotosintezin qaranlıq mərhələsində istifadə olunur.

Fotosintezdə enerji çevrilmələri aşağıdakı kimidir:

(i) Udulmuş kvantın şüa enerjisi aktivləşdirilmiş piqment molekulunun enerjisinə çevrilir.

(piqment molekulu və ya aktivləşdirilmiş piqment)

(ii) İndi aktivləşdirilmiş piqment su molekulundan əldə edilən hidroksil ionundan elektronu çıxarır. (OH) ‘sərbəst radikal’-ni təmsil edir. Bunlar yüksüz, lakin yüksək reaktiv formalardır.

(iii) Sərbəst radikallar bir çox şəkildə reaksiya verirlər, oksigenin sərbəst buraxılması və hidrogenin sərbəst radikallarının əmələ gəlməsi baş verir.

(iv) Sudan olan H + ionları, piqmentə qoşulmuş elektronla birlikdə müəyyən molekullara ötürülür, sonra isə reduksiya gücünü digər reaksiyalara aparır.

(v) Başqa bir reaksiya suyun parçalanmış məhsullarının su molekullarının özünə rekombinasiyasıdır.

Bu reaksiya güclü enerji buraxır. Xloroplast bu reaksiyanı ADP molekulundan və qeyri-üzvi fosfatdan enerji ilə zəngin ATP sintez etməsinə səbəb olaraq işə salır.

(6) ATP-nin enerjisi artıq CO-nun azaldılmasında istifadə edilə bilər2 işıq reaksiyasında yaranan reduksiya gücü (NADP.H) ilə şəkərə.

Bu yolla, şüalanma enerjisi fotoaktivləşdirilmiş piqmentdən, fotolizə uğramış su fraqmentlərindən və ATP-dən keçərək şəkər molekulunun kimyəvi enerjisinə çevrilmişdir. Fotosintezdə işıq enerjisinin əsas funksiyası fotofosforilasiya adlanan reaksiyalar kompleksi vasitəsilə ATP istehsal etməkdir.

CO-dan şəkərin əmələ gəlməsinə səbəb olan sonrakı reaksiyalar2 tamamilə qaranlıqda davam edə bilər.

Fotofosforlaşma:

Fotosintetik fosforlaşma:

Kəşf etməklə CO2 təcrid olunmuş xloroplastlarda assimilyasiya oluna bildiyindən belə bir nəticə ortaya çıxdı ki, xloroplastda bu assimilyasiya üçün lazım olan fermentlər olmalı və əsas fotosintez məhsullarının əmələ gəlməsi üçün zəruri olan ATP (adenozin trifosfat) istehsal edə bilməlidir.

Arnon və onun əməkdaşları (1954) təcrid olunmuş xloroplastların işığın mövcudluğunda ATP istehsal edə bildiyini nümayiş etdirdilər. Bu prosesə fotosintetik fosforlaşma adını verdilər.

Bu, mitoxondriyaların ATP istehsal edən yeganə sitoplazmik hissəciklər olmadığı ilk dəfə aşkar edilmişdir. Xloroplastlarda ATP əmələ gəlməsi mitoxondriyadakından tənəffüs oksidləşmələrindən azad olması ilə fərqlənir. Bu proses zamanı işıq enerjisi ATP-yə çevrilir. Başqa sözlə, kimyəvi enerjinin işıq enerjisinə çevrilməsi var.

ATP karbon qazının karbohidrat səviyyəsinə endirilməsi üçün zəruri tələblərdən yalnız biridir. Fotosintezdə bu reduksiya üçün hidrogenləri və ya elektronları təmin edəcək bir azaldıcı əmələ gəlməlidir. Arnon (1951) təcrid olunmuş xloroplastların işıqda piridin nukleotidlərini azaltmağa qadir olduğunu nümayiş etdirdi.

Fotokimyəvi reaksiya və bir ferment sistemi, azaldılmış piridin nukleotidindən dərhal istifadə edə bilir, Arnon (1957) NADP-ni tapdı. H2 fotosintezdə azalmış piridin nukleotididir.

H-nin iştirakı ilə2O. ADP (adenozin di-fosfat) və ortofosfat (P), NADP (nikotinamid adenin dinukleotide fosfat) substrat məbləğləri oksigen təkamül ilə müşayiət azalıb.

Tənlik aşağıdakı kimidir:

Tənlikdən göründüyü kimi, bir oksigen molekulunun təkamülü iki NADP molekulunun azalması və iki ortofosfat molekulunun esterləşməsi ilə müşayiət olunur. Birlikdə, ATP və NADPH2 CO üçün enerji tələblərini təmin edir2 assimilyasiya. Arnon bu gücü assimilyasiya gücünə (yəni ATP + NADPH) adını verdi2).

Arnon (1967) görə, bakterial fotosintezdə NADH2 NADPH-dən istifadə olunur2.

1950-ci illərin sonlarında NADP+-nın azalmasının xloroplastlarda olan həll olunan protein faktoru ilə əlaqəli olduğu düşünülürdü. Arnon və başqaları. (1957) bu zülalın oksigenin təkamülü ilə müşayiət olunan NADP + azaldığını müşahidə etdi. Onlar bunu ‘NADP azaldıcı amil” adlandırdılar.’

Bundan sonra NADP reduksiya faktoru təmizləndi və fotosintetik piridin nukleotid reduktaza (PPNR) adlandırıldı, çünki onun katalitik fəaliyyəti yalnız xloroplastlar işıqda saxlanıldıqda aydın olurdu.

Taqava və Arnon (1962) qəbul etdilər ki, PPNR xloroplastlarda universal olaraq mövcud olan hemenonflavin olmayan, dəmir tərkibli zülallar ailəsindən biridir. Bu zülallara ferredoksin ümumi adı verildi.

Ferredoksin kəşf edilmədikdə, NADP-nin fotosintetik işıq reaksiyasının terminal elektron qəbuledicisi olduğu düşünülürdü. Arnon (1967) işıqlandırılmış xlorofilin NADP+ ilə deyil, birbaşa ferredoksinlə reaksiya verdiyini aşkar etdi.

Xlorofilin işığa çıxması ferredoksinə elektron axınına səbəb olur. İndi azalmış ferredoksin işıqdan asılı olmayan ferment katalizli reaksiyada NADP+-nın azalmasına səbəb olur. Başqa sözlə, ferredoksin fotosintetik işıq reaksiyasının terminal elektron qəbuledicisi adlanır.

NADP-nin azalması ferredoksin tərəfindən baş verir. Normal şəraitdə fotosintez zamanı elektronun qəbulu ilə azalan ferredoksin dərhal NADP+ tərəfindən yenidən oksidləşir. NADP-nin ferredoksin tərəfindən azaldılması ferredoksin-NADP reduktaza tərəfindən kataliz edilir. Bu, fotosintezdə NADP + azalma mexanizminin üç mərhələdə tamamlandığını göstərir.

(i) Ferredoksinin fotokimyəvi reduksiyası

(ii) Ferredoksinin ferredoksin NADP + reduktaza ilə yenidən oksidləşməsi və

(iii) Ferredoksin-NADP + reduktazın NADP + tərəfindən yenidən oksidləşməsi.

Arnona görə iki növ fotofosforlaşma var:

(i) Qeyri-tsiklik fotofosforlaşma və

(ii) Tsiklik fotofosforlaşma.

Qeyri-tsiklik fotofosforlaşma:

Bu, fotosistem I (PSI) və fotosistem II (PSII) qarşılıqlı təsirinin nəticəsidir. Qeyri-tsiklik fotofosforlaşmada elektron xlorofil molekuluna qaytarılmır, lakin NADP ± tərəfindən qəbul edilir və daha sonra NADPH-ə qədər azalır. Burada xlorofil molekuluna qayıdan elektron su olan kənar mənbədən alınır.

Bu prosesdə oksigen və həm NADPH sərbəst buraxılır2 − və ATP əmələ gəlir. Yaşıl bitkilərdə və bir çox fotosintetik bakteriyada, işıqlandırmanın NADPH da əmələ gətirdiyi məlumdur2 − gün ərzində karbon qazının azaldılması üçün hidrogen təmin edən.

Həyəcanlanmış xlorofilin itirdiyi elektron NADP tərəfindən protonla birlikdə qəbul edilir və nəticədə NADPH əmələ gəlir.2. İşıq enerjisi indi NADPH-də saxlanılır2 molekul. NADP-nin azaldılması üçün lazım olan proton hidrogen H± və hidroksil ionlarına OH-a fotoliz yolu ilə su molekulunun dissosiasiyasından ayrılır.

Hidroksil ionları su və molekulyar oksigen istehsal etmək üçün reaksiya verir.

Reaksiya aşağıdakı kimidir:

Burada hidroksil ionu da xloroplastın sitoxromları tərəfindən qəbul edilən elektronu buraxır. Öz növbəsində, sitoxrom bu elektronu əvvəllər elektron itirmiş xlorofil molekuluna verir. Sitokromdan elektronun bu transferi zamanı ayrılan enerji ADP-nin fotofosforilasiyası ilə ATP əmələ gəlməsində istifadə olunur.

Su molekulunda hidrogen oksigenlə güclü şəkildə bağlıdır və bu, yalnız enerjinin istifadəsi ilə parçalana bilər. Bu enerji işıqla təmin edilir. Beləliklə, qeyri-tsiklik fotofosforlaşmada işıq enerjisi iki prosesdə iştirak edir, yəni xlorofil molekulunun aktivləşməsi və suyun fotolizi (parçalanması).

Qeyri-tsiklik fotofosforlaşmada NADPH-nin bir molekulu2 və bir ATP molekulu xlorofil molekulunun bir foton tərəfindən aktivləşdirilməsi ilə istehsal olunur, tsiklik fotofosforlaşmada isə xlorofil tərəfindən udulmuş hər bir foton üçün iki ATP molekulu istehsal olunur.

Fotofosforlaşmanın ümumi reaksiyası aşağıdakı kimidir:

Tsiklik fotofosforlaşma:

Müəyyən şəraitdə qeyri-tsiklik fotofosforlaşma dayandırıldıqda siklik fotofosforlaşma baş verir. Qeyri-tsiklik fotofosforlaşma 680 nm-dən çox dalğa uzunluğuna malik olan təcrid olunmuş xloroplastları işıqlandırmaqla dayandırıla bilər.

Bu yolla yalnız fotosistem I (PS I) aktivləşir, çünki o, 700 nm-də maksimum udma qabiliyyətinə malikdir və 680 nm-də udulan fotosistem II (PS II) isə təsirsiz qalır.

PS II-nin inaktivasiyası səbəbindən sudan NADP-yə elektron axını dayandırılır, həmçinin CO2 fiksasiya ləngiyir.

Zaman CO2 fiksasiya dayanır, elektronlar azalmış NADPH-dən çıxarılmır. Beləliklə, NADPH oksidləşməyəcək və NADP elektron qəbuledicisi kimi mövcud olmayacaq.

Yuxarıda qeyd olunan şəraitdə siklik-fotofosforlaşma baş verir.

Tsiklik-fotofosforlaşma zamanı fotosistem I (PS I) elektronları elektron qəbuledicisindən NADP-yə ötürülmür, çünki NADP elektronları qəbul etmək üçün oksidləşmiş vəziyyətdə mövcud deyildir.

Beləliklə, elektronlar yenidən P-yə köçürülür700.

Elektronların elektron qəbuledicisindən P-yə bu cür hərəkəti700 ADP-dən ATP əmələ gəlməsi ilə nəticələnir və proses siklik fotofosforlaşma adlanır.

Tsiklik fotofosforlaşma zamanı oksigen buraxılmır, çünki suyun və NADPH-nin fotolizi yoxdur.2 da istehsal olunmur.

Tsiklik fotofosforlaşmada xlorofil tərəfindən itirilən həyəcanlanmış elektron K vitamini və ya FMN (flavin mononükleotid) və sitoxromlar vasitəsilə ona qaytarılır. Xlorofil molekulu elektron itirdikdə müsbət yük alır və sonra elektron ikinci qəbulediciyə keçir.

Bu ikinci qəbuledici sitokrom sistemi kimi tanınan maddələr qrupudur. Sitokrom sisteminin bütün üzvləri sitoxromun variantlarıdır. Nəhayət, bu sitoxromlar elektronu əvvəlcə itirildiyi yerdən xlorofil molekuluna köçürür.

İşığın elektromaqnit enerjisi ATP əmələ gəlməsində istifadə olunur. Bu o deməkdir ki, işıq enerjisi kimyəvi enerjiyə çevrilir. Burada elektron xlorofildən ayrıldıqdan sonra tsiklik şəkildə hərəkət edir və nəticədə başladığı eyni molekula qayıdır və buna görə də bu proses Arnon tərəfindən siklik fotofosforlaşma adlandırılmışdır.

Son elektron qəbuledicisi və ilkin elektron donoru eyni maddədir - xlorofil. Prosesdə heç bir kənar material iştirak etmir. Tsiklik fotofosforlaşma zamanı bir elektron və iki ATP molekulu əmələ gəlir.

Bir ATP molekulu elektron kofaktordan (yəni, vitamin K və ya FMN) sitoxromlara, digəri isə sitoxromlardan xlorofil molekuluna keçdikdə əmələ gəlir.

Burada işıq enerjisi kimyəvi enerjiyə çevrilir.

Təbiətdə hər iki fotofosforlaşma prosesi eyni vaxtda gedir. Yaşıl bitkilərdə qeyri-tsiklik elektron köçürməsi NADPH istehsalı üçün vacibdir2 və ATP.

Proses zamanı oksigen əmələ gəlir. Siklik elektron ötürülməsi qeyri-tsiklik proses zamanı ATP-nin aşağı məhsuldarlığı tələbini yerinə yetirir. Bu yolla, fotofosforilasiyanın tam işıq mərhələsi ATP və NADPH istehsal edir2 və oksigen əmələ gəlir.

NADPH2 fotosintezin qaranlıq fazasında karbon dioksidin karbohidratlara çevrilməsinə səbəb olan bioloji reduktordur. Burada həm NADPH2 və ATP azalma üçün enerji verir. Hüceyrənin assimilyasiya qabiliyyəti bu iki komponentdən ibarətdir. Bu komponentlərin enerjisi günəş işığının görünən hissəsindən əldə edilir.

Fotosintezin qaranlıq mərhələsində enerji NADPH-də saxlanılır2 və ATP, üzvi maddələrin molekullarına köçürülür və orada kimyəvi enerji şəklində saxlanılır.

Fotosintez zamanı görünən işığın elektromaqnit enerjisi kimyəvi enerjiyə çevrilir. İndi bu enerji canlı hüceyrələr tərəfindən müxtəlif həyati fəaliyyətlər üçün hərəkətverici qüvvə kimi istifadə olunur. Enerjinin çevrilməsinin bu hərəkəti yaşıl bitkilərin fotosintetik hüceyrələri və ya fotosintetik bakteriyalar tərəfindən həyata keçirilir.

Burada günəş enerjisi xlorofil aparatı tərəfindən tutulur. İşıq enerjisi kimyəvi enerjiyə çevrilən kimi karbohidratların əmələ gəlməsində, zülalların sintezində və digər mühüm həyati fəaliyyətlərdə istifadə oluna bilər.

Canlılar o qədər yaradılmışdır ki, müxtəlif metabolik fəaliyyətlər üçün yalnız kimyəvi enerjidən istifadə edə bilirlər. İşıq enerjisi bu həyati fəaliyyətlər üçün birbaşa istifadə edilə bilməz. Yüksək bitkilərin işıq reaksiyası xloroplastların granasında baş verir.


Mitoxondrial elektron nəqliyyat zənciri necə işləyir

Elektron nəqli zəncirinin və kimyosmozun kritik mərhələləri bunlardır:

  1. NADH və FADH elektron daşıyıcıları tərəfindən elektronların verilməsi2: İki azalmış elektron daşıyıcısı NADH və FADH2 Hüceyrə tənəffüsünün əvvəlki mərhələlərində əmələ gələn elektronları ETC-nin başlanğıcında xüsusi kompleksə köçürür.
  2. Mobil elektron daşıyıcıları və proton pompası ilə elektronların ötürülməsi: Elektronlar zəncirdən axarkən enerji itirirlər, bu da protonların (H + ionlarının) mitoxondrial matrisadan membranlararası boşluğa nəqlinə kömək edir. Bu proses elektrokimyəvi gradient olaraq da bilinən proton qradiyenti yaradır.
  3. Su əmələ gətirmək üçün oksigenin parçalanması: Bu, ETC-nin sonunda baş verir, burada elektronlar nəhayət molekulyar oksigenə köçürülür və H + ionlarını qəbul edərək su molekulunu əmələ gətirir.
  4. ATP sintezi: H + konsentrasiya qradiyenti ilə matrisə qayıtdıqda, ATP sintaza adlı çoxalt birlikli ferment kompleksindən keçir və nəticədə ATP sintezi baş verir.

Mitoxondrial elektron nəqlinin mərhələləri

Yuxarıda müzakirə edildiyi kimi, elektron daşıma zəncirinin bütün prosesi ATP sintezini həyata keçirmək üçün mütəşəkkil şəkildə birlikdə fəaliyyət göstərən dörd əsas membran zülalını əhatə edir. Elektron nəqli zəncirinin hadisələri aşağıda ətraflı şəkildə verilmişdir:

Kompleks I: (NADH dehidrogenaz) – Elektronların NADH-dən Koenzim Q-ya köçürülməsi

Bu elektron daşıma zəncirinin ilk kompleksidir. Onun kofaktor kimi bir flavin mononükleotid (FMN) və altı-yeddi dəmir-kükürd mərkəzindən (Fe-S) ibarət olduğu aşkar edilmişdir.

Proses iki elektronu FMN-ə köçürməklə NADH-nin NAD+-a oksidləşməsini kataliz etməklə başlayır, beləliklə onu FMNH-yə endirir.2. FMNH-dən iki elektronun hər biri2 bir sıra Fe-S klasterləri vasitəsilə və sonra koenzim Q (ubiquinone) kimi tanınan lipiddə həll olunan daşıyıcı molekula ötürülür. Azaldılmış QH2 membran daxilində sərbəst yayılır.

Yuxarıdakı proses Kompleks I-ə mitoxondrial matrisdən membranlararası boşluğa dörd protonu (H +) vurmağa imkan verir, proton qradiyenti yaradır.

NADH + H + + CoQ → NAD + + CoQH2

Kompleks II: (Süksinat dehidrogenaz) – FADH-dən elektronların ötürülməsi2 Koenzim Q üçün

Süksinat dehidrogenaz, FAD və bir neçə Fe-S mərkəzlərindən ibarətdir.

Kompleks II suksinatın fumarata oksidləşməsində iştirak edir, beləliklə, FAD-nin FADH-ə qədər azalmasını katalizləyir.2. Sonra, FADH-dən elektronlar2 bir sıra Fe-S mərkəzləri vasitəsilə Q koenziminə çatır.

Kompleks II nəqliyyat zəncirində I kompleksə paralel gedir. Bununla belə, kompleks II birinci kompleksdən fərqli olaraq protonları daxili mitoxondrial membrandan keçirmir. Beləliklə, II Kompleks ETC-də proton qradiyentinin yaradılmasının bir hissəsi deyil.

Succinate + FADH2 + CoQ → Fumarate + FAD + + CoQH2

Beləliklə, CoQ Kompleks I və Kompleks II-dən elektronları alır və CoQH-yə qədər azalır2, sonra elektronlarını zəncirin III Kompleks adlanan növbəti kompleksinə çatdırır.

Kompleks III (Sitoxrom bc1 Kompleksi): CoQH-dən elektronların ötürülməsi2 sitokrom c

O, sitoxrom b, c və sitoxrom reduktaza kimi tanınan xüsusi Fe-S mərkəzindən ibarətdir.

Kompleks III CoQH-dən iki elektronun ötürülməsini katalizləyir2 sitokrom c. Bu addım mitoxondriyanın daxili membranı boyunca kompleks I-ə bənzər dörd protonun yerdəyişməsi ilə nəticələnir və bununla da proton qradiyenti əmələ gəlir. Azaldılmış CoQH2 Beləliklə, sitoxrom c-dəki dəmir mərkəzi (Fe 3+) Fe 2+ qədər azalarkən CoQ geri oksidləşir.

CoQH2 + 2 cyt c (Fe 3+ ) → CoQ + 2 cyt c (Fe 2+ ) + 4H +

Beləliklə, sitoxrom c CoQ-nun köməyi ilə kompleks IV ilə I, II və III Kompleks arasında əlaqə yaradır. CoQ elektron cütlərini daşısa da, sitoxrom c hər dəfə yalnız birini qəbul edə bilər.

Kompleks IV (Sitoxrom Oksidaza): Elektronların Sitokrom c-dən Oksigenə köçürülməsi

Bu pillə elektron daşıma zəncirinin sonuncu kompleksidir və iki hem qrupundan və üç mis ionundan ibarət olan iki sitoxrom a və a3-dən ibarətdir.

Kompleks IV iki elektronun sitoxrom c-dən molekulyar oksigenə (O) köçürülməsini əhatə edir.2), son elektron qəbuledicisi, beləliklə suyu əmələ gətirir (H2O). H+-nın sistemdən çıxarılması iki protonu membrana vuraraq proton qradiyenti əmələ gətirir.

4 cyt c (Fe 2+ ) + O2 → 4 cyt c (Fe 3+ ) + H2O


Daha əvvəl müzakirə edildiyi kimi, elektrokimyəvi qradiyentin potensial enerjisi var. Tələbələr prosesi &ldqubatareyanın doldurulması kimi düşünə bilərlər.&rdquo Doldurulmuş batareya kimi, membranın üzərindəki proton diferensialından yaranan potensialdan iş görmək üçün istifadə edilə bilər. Mitoxondridə proton qradiyenti ADP və Pi-dən ATP istehsalını asanlaşdırır. Bu proses oksidləşdirici fosforlaşma kimi tanınır, çünki ADP-nin ATP-yə fosforlaşması mitoxondriyada baş verən oksidləşdirici reaksiyalardan asılıdır.

Elektronların ETS vasitəsilə hərəkəti ilə əlaqəli ATP sintezinin ümumi mənzərəsini başa düşdükdən sonra biz ETS-nin ayrı-ayrı komponentlərini daha yaxından nəzərdən keçirəcəyik.


Oksidləşdirici fosforlaşma daxilində elektron nəqli zənciri

Oksidləşdirici fosforlaşma daha böyük sistemin bir hissəsidir, hüceyrə tənəffüsü. Hüceyrə tənəffüsünün 4 addımını aşağıdakı şəkildə görmək olar. İlk addım mitoxondriyadan kənarda baş verir. Bu, qlükoza, lipidlər və ya amin turşularının parçalanmasını əhatə edir. Bu addım burada yalnız "Qlikoliz" ilə simvollaşdırılır. Yaratmağın başqa yollarının da olduğunu unutmayın piruvat və Krebs dövrünə (limon turşusu dövrü) aralıq verir.

Qalan addımlar mitoxondriya daxilində baş verir. Şəkildəki sarı xətlər azalmış koenzimlərin və ya elektron daşıyan molekulların nəslini təmsil edir. Bəzi ATP qlikoliz və limon turşusu dövrü zamanı əmələ gəlsə də, əksəriyyəti oksidləşdirici fosforlaşma yolu ilə əmələ gəlir. Elektron nəqli zənciri elektronlardan enerjinin ardıcıl buraxılmasını təmsil edən qırmızı pilləkənlə simvollaşdırılır. Narıncı oxlar proton-motor qüvvəsi vasitəsilə ATP yaradan ATP sintazasını təmsil edir.


Karbohidratlar, Zülallar və Yağlar

Trikarboksilik turşu dövrü və ya Krebs dövrü kimi də tanınan Sitrik Turşu Döngüsü, qlikolizdə istehsal olunan üç karbon şəkərinin iki molekulunun bir qədər fərqli birləşməyə (asetil KoA) çevrilməsindən sonra başlayır. Bu, karbohidratlarda, zülallarda və yağlarda olan enerjidən istifadə etməyə imkan verən prosesdir. Limon turşusu dövrü birbaşa oksigeni istifadə etməsə də, yalnız oksigen mövcud olduqda işləyir. Bu dövr hüceyrə mitoxondrilərinin matrisində baş verir. Bir sıra aralıq addımlar vasitəsilə iki ATP molekulu ilə birlikdə "yüksək enerjili" elektronları saxlaya bilən bir neçə birləşmə istehsal olunur. Nikotinamid adenin dinukleotidi (NAD) və flavin adenin dinukleotidi (FAD) kimi tanınan bu birləşmələr prosesdə azalır. Azaldılmış formalar (NADH və FADH2) "yüksək enerjili" elektronları növbəti mərhələyə daşıyır.


Mitokondriya

Mitoxondriya əksər eukaryotik hüceyrələrin sitozolunda paylanmış membranla örtülmüş orqanoidlərdir. Hüceyrə daxilində onların sayı bir neçə yüzdən, çox aktiv hüceyrələrdə isə minlərlədir. Onların əsas funksiyası qida molekullarının potensial enerjisini ATP-yə çevirməkdir.

Şəkil (PageIndex<1>): (solda) Mitoxondriya (sağda) Keith R. Porter tərəfindən yarasa mədəaltı vəzi hüceyrəsindən mitoxondriya

  • bir xarici membran bütün strukturu əhatə edir
  • bir daxili membran maye ilə dolu olanı əhatə edir matris
  • ikisi arasındadır membranlararası boşluq
  • daxili qişa rəfşəkilli zərif şəkildə bükülmüşdür krista daxil proyeksiya edir matris.
  • az sayda (bəzi 5&ndash10) dairəvi molekullar DNT

Şəkil (PageIndex<1>)-dəki bu elektron mikroqrafik yarasa mədəaltı vəzi hüceyrəsindən tək mitoxondrini göstərir. İkiqat membrana və daxili membranın kristaya bükülməsinə diqqət yetirin. Mitoxondrinin üstündəki qaranlıq, membranla məhdudlaşan obyektlər lizosomlardır. Hüceyrədəki mitoxondriyaların sayı onların parçalanması ilə (məsələn, mitozdan sonra) arta bilər və ya birləşmələri ilə azala bilər. Hər iki prosesdəki qüsurlar ciddi, hətta ölümcül xəstəliklərə səbəb ola bilər.

Xarici Membran

Xarici membranda müxtəlif molekulların və ionların mitoxondriyə daxil və xaricə hərəkət etdiyi kanallar meydana gətirən çoxlu inteqral membran zülalları kompleksləri var.

Daxili membran

Daxili membranda 5 inteqral zülal kompleksi var:

  • NADH dehidrogenaz (Kompleks I)
  • süksinat dehidrogenaz (kompleks II)
  • sitokrom c reduktaza (Kompleks III sitoxrom b-c kimi də tanınır 1 kompleks)
  • sitokrom c oksidaz (Kompleks IV)
  • ATP sintaza (Kompleks V)

Hüceyrənin Enerji Dövründə Elektron Nəqliyyatı

Eukaryotik hüceyrənin həyati vacib ATP istehsalı üçün ən təsirli yolu mitoxondriyada baş verən aerob tənəffüsdür. Glikolizdən sonra piruvat məhsulu mitoxondiyaya alınır və TCA dövründə daha da oksidləşir. Bu dövr enerjini elektron daşıma zənciri adlanan şey vasitəsilə bu enerjini ötürən azalmış koenzimlərə yatırır.

TCA dövrü ilə azalmış NADH koenziminin elektronlarına və suksinasiyaya verilən enerji, beş protein kompleksindən ibarət bir zəncir vasitəsilə mitoxondrinin daxili membranında kiçik addımlarla ötürülür. Bu kiçik oksidləşmə addımları ADP-nin enerji valyutası olan ATP molekuluna çevrilməsini həyata keçirir. Bu birləşmiş reaksiyalar seriyasına tez-tez oksidləşdirici fosforlaşma deyilir.

Elektron nəqli zəncirində istifadə olunan enerji protonları daxili mitoxondrial membrandan daxili matrisdən membranlararası boşluğa vuraraq güclü hidrogen konsentrasiyası qradiyenti yaradır. Bu prosesi kəşf edən Piter Mitçell kimyosmoz adlandırdı. Proton konsentrasiyasındakı bu fərq membranlar arasında həm elektrik potensialı, həm də pH potensialı yaradır. Zülal kompleksi ATP sintaza daha sonra ADP-nin ATP-yə fosforlaşmasını həyata keçirmək üçün bu membran potensialından istifadə edir.


Videoya baxın: Atomun digər ucu: Elektronlar (Oktyabr 2022).