ინფორმაცია

ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვები*# - ბიოლოგია

ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვები*# - ბიოლოგია



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.

ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვები

ან ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი, ან და ა.შ,შედგებაცილის კომპლექსების ჯგუფი მემბრანაში და მის ირგვლივ, რომლებიც ენერგიულად ეხმარება ენერგიულად დაწყვილდეს ეგზერგონიული/სპონტანური წითელი/ოქსი რეაქციების ენრგონიულ გადატუმბვაზე პროტონების მემბრანის გასწვრივ ელექტროქიმიური გრადიენტის წარმოქმნით. ეს ელექტროქიმიური გრადიენტი ქმნის თავისუფალ ენერგეტიკულ პოტენციალს, რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ a პროტონის მამოძრავებელი ძალა რომლის ენერგიულად"დაღმართზე"ეგზერგონიული ნაკადი შეიძლება მოგვიანებითიყოს დაწყვილებულისხვადასხვა უჯრედულ პროცესებზე.

ETC მიმოხილვა

ნაბიჯი 1: ელექტრონები შედიან ETC-ში ელექტრონის დონორისგან, როგორიცაა NADH ან FADH2, რომელიცწარმოიქმნებასხვადასხვა კატაბოლური რეაქციების დროს, მათ შორის გლუკოზის დაჟანგვის დროს. ორგანიზმის მიერ გამოყენებული ETC-ის ელექტრონული მატარებლების რაოდენობისა და ტიპებიდან გამომდინარე, ელექტრონები შეიძლება შევიდნენ ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვის სხვადასხვა ადგილას. ელექტრონების შეყვანა კონკრეტულ „ადგილზე“ ETC-ში დამოკიდებულია ელექტრონის დონორებისა და მიმღებების შესაბამის შემცირების პოტენციალზე.


ნაბიჯი 2: პირველი წითელი/ოქსი რეაქციის შემდეგ, საწყისი ელექტრონის დონორი დაჟანგდება და ელექტრონის მიმღები შემცირდება. განსხვავება წითელში/ხარიპოტენციალი ელექტრონის მიმღებსა და დონორს შორისდაკავშირებულიაΔG-ს მიმართებით ΔG = -nFΔE, სად= გადატანილი ელექტრონების რაოდენობა და F = ფარადეის მუდმივი. რაც უფრო დიდია დადებითი ΔE, მით უფრო ექსერგონიურია წითელი/ოქსი რეაქცია.


ნაბიჯი 3:თუ საკმარისი ენერგია გადადისეგზერგონიული წითელის დროს/ხარისაფეხურზე, ელექტრონის მატარებელმა შეიძლება დააკავშიროს თავისუფალი ენერგიის ეს ნეგატიური ცვლილება მემბრანის ერთი მხრიდან მეორეზე პროტონის გადატანის ენდრგონიულ პროცესთან.


ნაბიჯი 4: ჩვეულებრივ მრავალი წითელი/ოქსი გადაცემის შემდეგ,ელექტრონი მიეწოდებამოლეკულას, რომელიც ცნობილია როგორც ტერმინალური ელექტრონის მიმღები. ადამიანებთან, ტერმინალური ელექტრონის მიმღები არის ჟანგბადი. თუმცა, ბევრია, ბევრი, ბევრი სხვაშესაძლებელიაელექტრონის მიმღები ბუნებაში; იხილეთ ქვემოთ.

შენიშვნა: NADH და FADH2 არ არიან მხოლოდ ელექტრონის დონორები

ETC-ში შემავალი ელექტრონები არ უნდა მოვიდეს NADH-დან ან FADH-დან2. ბევრი სხვა ნაერთი შეიძლება იყოს ელექტრონის დონორი; ერთადერთი მოთხოვნაა (1) რომ არსებობს ფერმენტი, რომელსაც შეუძლია ელექტრონის დონორის დაჟანგვა და შემდეგ სხვა ნაერთის შემცირება, და (2) რომ ∆E0დადებითია (მაგ., ΔG<0). თავისუფალი ენერგიის მცირე რაოდენობითაც კი შეიძლება დაემატოს. მაგალითად, არის ბაქტერიები, რომლებიც იყენებენ H2 როგორც ელექტრონის დონორი. ამის დაჯერება არც ისე რთულია, რადგან ნახევარი რეაქცია 2H+ + 2-/ჰ2 აქვს შემცირების პოტენციალი (E0') -0,42 V. თუ ეს ელექტრონებისაბოლოოდ მიეწოდებაჟანგბადს, შემდეგ ΔE0რეაქციის ' არის 1,24 ვ, რაც შეესაბამება დიდ უარყოფით ΔG-ს (-ΔG). ალტერნატიულად, არსებობს ბაქტერიები, რომლებსაც შეუძლიათ რკინის, Fe-ის დაჟანგვა2+ pH 7-დან Fe-ზე3+ შემცირების პოტენციალით (E0') + 0,2 V. ეს ბაქტერიები იყენებენ ჟანგბადს, როგორც ტერმინალური ელექტრონის მიმღებს და, ამ შემთხვევაში, ΔE0რეაქციის დაახლოებით 0,62 ვ. ეს მაინც წარმოქმნის -ΔG-ს. დასკვნა ის არის, რომ ელექტრონის დონორზე და მიმღებზე, რომელსაც ორგანიზმი იყენებს, მცირე ან ბევრი ენერგია შეიძლებაგადაეცემადა გამოიყენება უჯრედის მიერ ელექტრონების გადამტან ჯაჭვში შემოწირულ ელექტრონზე.

რა არის ETC-ის კომპლექსები?

ETC-ები მოიცავს მემბრანასთან ასოცირებული წითელი/ოქსი ცილების სერიას (სულ მცირე ერთს) ან (ზოგიერთი განუყოფელი) ცილის კომპლექსებს (კომპლექსი =მეტი ვიდრემეოთხეულ სტრუქტურაში განლაგებული ერთი ცილა), რომელიც ელექტრონებს გადააქვს დონორი წყაროდან, როგორიცაა NADH, ელექტრონების საბოლოო ტერმინალურ მიმღებამდე, როგორიცაა ჟანგბადი. ეს კონკრეტული დონორი/ტერმინალური მიმღები წყვილი არის პირველადი, რომელიც გამოიყენება ადამიანის მიტოქონდრიაში. ETC-ში ყოველი ელექტრონის გადატანა მოითხოვს შემცირებულ სუბსტრატს, როგორც ელექტრონის დონორს და დაჟანგულ სუბსტრატს, როგორც ელექტრონის მიმღებს. უმეტეს შემთხვევაში, ელექტრონის მიმღები თავად ფერმენტული კომპლექსის წევრია. ერთხელ კომპლექსიმცირდებაკომპლექსი შეიძლება გახდეს ელექტრონის დონორი შემდეგი რეაქციისთვის.

როგორ გადასცემს ETC კომპლექსები ელექტრონებს?

როგორც ადრე აღვნიშნეთ,ETC შედგებაცილოვანი კომპლექსების სერიიდან, რომლებიც გადიან დაკავშირებულ წითელ/ოქს რეაქციებს. ეს კომპლექსები, ფაქტობრივად, არის მრავალპროტეინის ფერმენტული კომპლექსები, რომლებსაც უწოდებენ ოქსიდორედუქტაზები ანუბრალოდ,რედუქტაზები. ამ დასახელების კონვენციის ერთი გამონაკლისი არის ტერმინალური კომპლექსი აერობულ სუნთქვაში, რომელიც იყენებს მოლეკულურ ჟანგბადს, როგორც ტერმინალური ელექტრონის მიმღებს. რომ ფერმენტის კომპლექსიარის მოხსენიებულირათა როგორც ოქსიდაზა. წითელი/ხარის რეაქციები ამ კომპლექსებშიჩვეულებრივ ტარდებაგამოდის არაცილოვანი ნაწილის მიერ, რომელსაც ეწოდება ა პროთეზირების ჯგუფი.უშუალოდ მონაწილეობენ პროთეზირების ჯგუფებიწითელი/ხარის რეაქციებში მყოფიკატალიზებულიმათთან დაკავშირებული ოქსიდორედუქტაზებით.ზოგადად, ესპროთეზირების ჯგუფები შეიძლება დაიყოს ორ ზოგად ტიპად: ისინი, რომლებიც ატარებენ როგორც ელექტრონებს, ასევე პროტონებს და ისეთები, რომლებიც მხოლოდ ელექტრონებს ატარებენ.

შენიშვნა

ETC-ის წევრების მიერ პროთეზირების ჯგუფების ეს გამოყენება მართალიაყველაელექტრონის მატარებლებიგარდა იმისაქინონები, რომლებიც ლიპიდების კლასიარომელიც შეიძლება პირდაპირ შემცირდეს ან დაჟანგდესოქსიდორედუქტაზები. ორივე Quinone(წითელი) და ქინონი(ხარი) ამ ლიპიდების ფორმები ხსნადია მემბრანაში და შეუძლიათ გადავიდნენ რთულიდან რთულზე შატლ ელექტრონებზე.

ელექტრონის და პროტონის მატარებლები

  • ფლავოპროტეინები (Fp), ეს ცილები შეიცავს ორგანულ პროთეზიურ ჯგუფს, რომელსაც ა ფლავინი, რომელიც არის ფაქტობრივი ნაწილი, რომელიც გადის ჟანგვის/აღდგენის რეაქციას. FADH2 არის მაგალითიFp.
  • ქინონები არის ლიპიდების ოჯახი, რაც ნიშნავს, რომ ისინი ხსნადია მემბრანაში.
  • ჩვენ ასევე აღვნიშნავთ, რომჩვენ განვიხილავთ NADH და NADPHელექტრონი (2e-) და პროტონი (2 H+) მატარებლები.

ელექტრონის მატარებლები

  • ციტოქრომები არის ცილები, რომლებიც შეიცავს ჰემის პროთეზირების ჯგუფს. ჰემს შეუძლია ერთი ელექტრონის გადატანა.
  • რკინა-გოგირდის ცილები შეიცავს არაჰემურ რკინა-გოგირდის მტევანს, რომელსაც შეუძლია ელექტრონის გადატანა. პროთეზირების ჯგუფს ხშირად ვამოკლებთ როგორც Fe-

აერობული ანაერობული სუნთქვის წინააღმდეგ

ჩვენ ადამიანები ვიყენებთ ჟანგბადს, როგორც ტერმინალური ელექტრონის მიმღები ჩვენს უჯრედებში ETC-ებისთვის. ეს ასევე ეხება ბევრ ორგანიზმს, რომელთანაც განზრახ და ხშირად ვურთიერთობთ (მაგ. ჩვენი კლასელები, შინაური ცხოველები, საკვები ცხოველები და ა.შ.). ჩვენ ვსუნთქავთ ჟანგბადს; ჩვენი უჯრედები იღებენ მას და გადააქვთ მიტოქონდრიაში, სადაც ის ხდება ელექტრონების საბოლოო მიმღები ჩვენი ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვებიდან. ჩვენ ვუწოდებთ პროცესს, სადაც ხდება ჟანგბადიარისტერმინალური ელექტრონის მიმღები აერობული სუნთქვა.

მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ შეიძლება გამოვიყენოთ ჟანგბადი, როგორც ტერმინალური ელექტრონის მიმღები ჩვენი სასუნთქი ჯაჭვებისთვის, ეს არ არის პლანეტაზე სუნთქვის ერთადერთი რეჟიმი. სუნთქვის უფრო ზოგადი პროცესები განვითარდა, როდესაც ჟანგბადი არ იყო ატმოსფეროს ძირითადი კომპონენტი. შედეგად, ბევრ ორგანიზმს შეუძლია გამოიყენოს სხვადასხვა ნაერთები, მათ შორის ნიტრატი (NO3-), ნიტრიტი (NO2-), თუნდაც რკინა (Fe3+) როგორც ტერმინალური ელექტრონის მიმღებები. როცა ჟანგბადია არა ტერმინალური ელექტრონის მიმღები, ჩვენ ვუწოდებთ პროცესს, როგორც ანაერობული სუნთქვა. ამიტომ სუნთქვა ან ჟანგვითი ფოსფორილირება საერთოდ არ საჭიროებს ჟანგბადს; ის მოითხოვს ნაერთს საკმარისად მაღალი შემცირების პოტენციალით, რომ იმოქმედოს როგორც ტერმინალური ელექტრონის მიმღები, მიიღოს ელექტრონები ერთი კომპლექსიდან ETC-ში.

ზოგიერთი ორგანიზმის უნარი შეცვალოს მათი ტერმინალური ელექტრონის მიმღები უზრუნველყოფს მეტაბოლურ მოქნილობას და შეუძლია უზრუნველყოს უკეთესი გადარჩენა, თუ რომელიმე მოცემული ტერმინალის მიმღები შეზღუდულია. იფიქრეთ ამაზე: ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში ჩვენ ვკვდებით; მაგრამ სხვა ორგანიზმებს შეუძლიათ გამოიყენონ სხვა ტერმინალური ელექტრონის მიმღები, როდესაც პირობები იცვლება გადარჩენისთვის.


შესაძლო NB დისკუსია წერტილი

ბუნებამ გაარკვია, თუ როგორ გამოიყენოს სხვადასხვა მოლეკულები ETC-ების ტერმინალური ელექტრონების მიმღებად. თუმცა ადამიანებიშეზღუდული ჩანსმხოლოდ ჟანგბადის გამოყენება.შეუძლიათქვენ გვთავაზობთ რაიმე ჰიპოთეზას, თუ რატომ არ განვითარდნენ ადამიანები იმისთვის, რომ გამოიყენონ მრავალი განსხვავებული ტერმინალური ელექტრონის მიმღები? რატომ ფიქრობთ, რომ შეიძლება იყოსხელსაყრელირომ ორგანიზმმა გამოიყენოს ჟანგბადი, როგორც ერთადერთი ტერმინალური ელექტრონის მიმღები?


ზოგადი მაგალითი: მარტივი, ორკომპლექსიანი ETC

ქვემოთ მოყვანილი სურათი ასახავს ელექტრონის ზოგად ტრანსპორტსჯაჭვი,შედგება ორი ინტეგრალური მემბრანული კომპლექსისგან; კომპლექსი I(ხარი) და კომპლექსი II(ხარი). შემცირებული ელექტრონის დონორი, დანიშნული DH ​​(როგორიცაა NADH ან FADH2) ამცირებს I კომპლექსს(ხარი), რაც წარმოშობს ჟანგვის ფორმას D (როგორიცაა NAD+ ან FAD+). პარალელურად, პროთეზირების ჯგუფი კომპლექსშიახლა შემცირებული ვარ(იღებს ელექტრონებს). ამ მაგალითში წითელი/ოქსი რეაქცია არის ეგზეგონური და თავისუფალი ენერგიის განსხვავებაარის დაწყვილებულიI კომპლექსის ფერმენტების მიერ მემბრანის ერთი მხრიდან მეორეზე პროტონის ენდრგონიულ გადაადგილებამდე. შედეგი არის ის, რომ მემბრანის ერთი ზედაპირი უფრო უარყოფითად დამუხტული ხდება ჰიდროქსილის იონების სიჭარბის გამო (OH-), ხოლო მეორე მხარე დადებითად დამუხტული ხდება მეორე მხარეს პროტონების გაზრდის გამო. კომპლექსი I(წითელი) ახლა შეუძლია შეამციროს მობილური ელექტრონის მატარებელი Q, რომელიც შემდეგ გადავა მემბრანაში და გადასცემს ელექტრონს(ს) II კომპლექსის პროთეზირების ჯგუფს(წითელი). ელექტრონები გადადიან I კომპლექსიდან Q-ში, შემდეგ Q-დან II კომპლექსში თერმოდინამიკურად სპონტანური წითელი/ოქსი რეაქციების მეშვეობით, რაც აღადგენს I კომპლექსს.(ხარი), რომელსაც შეუძლია გაიმეოროს წინა პროცესი. კომპლექსი II(წითელი) შემდეგ ამცირებს A-ს, ტერმინალური ელექტრონის მიმღებს II კომპლექსის რეგენერაციისთვის(ხარი) და შექმენით ტერმინალური ელექტრონის მიმღების შემცირებული ფორმა, AH. ამ კონკრეტულ მაგალითში, კომპლექს II-ს ასევე შეუძლია პროტონის გადაადგილება პროცესის დროს. თუ A არის მოლეკულური ჟანგბადი, AH წარმოადგენს წყალს და პროცესი იქნებაგანიხილებაარის აერობული ETC მოდელი. თუ A არის ნიტრატი, არა3-, მაშინ AH წარმოადგენს NO2- (ნიტრიტი) და ეს იქნება ანაერობული ETC-ის მაგალითი.

Ფიგურა 1. Generic 2 კომპლექსური ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვი. ფიგურაში, DH არის ელექტრონის დონორი (დონორი შემცირებულია), და D არის დონორი დაჟანგული.არის დაჟანგული ტერმინალური ელექტრონის მიმღები და AH არის საბოლოო პროდუქტი, მიმღების შემცირებული ფორმა. როგორცDH იჟანგებაD-მდე, პროტონებიარიანგადატანილიმემბრანის გასწვრივ, მემბრანის ერთ მხარეს ტოვებს ჰიდროქსილის იონების (უარყოფითად დამუხტულს) და მემბრანის მეორე მხარეს პროტონებს (დადებითად დამუხტულს). იგივე რეაქცია ხდება II კომპლექსში, როგორცტერმინალური ელექტრონის მიმღები შემცირებულიაAH-მდე.

Attribution:მარკ ტ. Facciotti (ორიგინალური ნამუშევარი)

აერობული სუნთქვის დეტალური დათვალიერება

ევკარიოტული მიტოქონდრიები განვითარდა ძალიან ეფექტური ETC. არსებობს ოთხი კომპლექსი, რომელიც შედგება ცილებისგან, ეტიკეტირებული IმეშვეობითIV გამოსახულია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. ამ ოთხი კომპლექსის აგრეგაცია ასოცირებულ მობილურ, დამხმარე ელექტრონის მატარებლებთან ერთად,ეწოდებაელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი. ეს ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვი მრავალ ეგზემპლარად არის წარმოდგენილი ევკარიოტების შიდა მიტოქონდრიულ მემბრანაში.

სურათი 2. ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვი არის ელექტრონული გადამტანების სერია, რომლებიც ჩაშენებულია შიდა მიტოქონდრიულ მემბრანაში, რომელიც ანაწილებს ელექტრონებს NADH-დან და FADH-დან.2 მოლეკულურ ჟანგბადს.Პროცესში, პროტონებიტუმბოები არიანმიტოქონდრიული მატრიქსიდანინტერმემბრანულისივრცე დაჟანგბადი მცირდებაწყლის ჩამოყალიბება.

კომპლექსი I

დასაწყისისთვის, NADH აწვდის ორ ელექტრონს პირველ ცილის კომპლექსს. ეს კომპლექსი, რომელიც მონიშნულია I სურათზე 2, მოიცავს ფლავინის მონონუკლეოტიდს (FMN) და რკინა-გოგირდის (Fe-S) შემცველ ცილებს. FMN, რომელიც მიღებულია B ვიტამინისგან2რიბოფლავინი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც რიბოფლავინი, არის ერთ-ერთი პროთეზირების ჯგუფიდან ან კოფაქტორიდან ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვში. პროთეზირების ჯგუფები არის ორგანული ან არაორგანული, არაპეპტიდური მოლეკულები, რომლებიც დაკავშირებულია ცილასთან, რაც ხელს უწყობს მის ფუნქციას; პროთეზირების ჯგუფებში შედის კოენზიმები, რომლებიც წარმოადგენენ ფერმენტების პროთეზურ ჯგუფებს. ჩვენ ასევე ვუწოდებთ ფერმენტს I კომპლექსში NADH დეჰიდროგენაზას. ეს ცილოვანი კომპლექსი შეიცავს 45 ინდივიდუალურ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს. I კომპლექსს შეუძლია წყალბადის ოთხი იონის გადატუმბვა მემბრანის გასწვრივ მატრიქსიდან მემბრანთაშორის სივრცეში, რაც ხელს უწყობს წყალბადის იონის გრადიენტის გენერირებას და შენარჩუნებას შიდა მიტოქონდრიული მემბრანის მიერ გამოყოფილ ორ განყოფილებას შორის.

Q და კომპლექსი II

კომპლექსი II პირდაპირ იღებს FADH-ს2, რომელიც არ გადის I კომპლექსში. პირველი და მეორე კომპლექსების მესამესთან დამაკავშირებელი ნაერთია უბიქინონი (Q). Q მოლეკულა ლიპიდში ხსნადია და თავისუფლად მოძრაობს მემბრანის ჰიდროფობიურ ბირთვში. შემცირების შემდეგ, (QH2), ubiquinone აწვდის თავის ელექტრონებს ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვის შემდეგ კომპლექსში. Q იღებს ელექტრონებს NADH-დან I კომპლექსიდან და ელექტრონებს FADH-დან2 II კომპლექსიდან, სუქცინატდეჰიდროგენაზა. ვინაიდან ეს ელექტრონები გვერდის ავლით და ამით არ ააქტიურებენ პროტონულ ტუმბოს პირველ კომპლექსში, ნაკლები ATP მოლეკულამზადდებაFADH-დან2 ელექტრონები. როგორც შემდეგ ნაწილში ვნახავთ, საბოლოო ჯამში ATP მოლეკულების რაოდენობამიღებულიპირდაპირპროპორციულია შიდა მიტოქონდრიულ მემბრანაზე გადატუმბული პროტონების რაოდენობისა.

კომპლექსი III

მესამე კომპლექსი შედგება ციტოქრომ b, სხვა Fe-S პროტეინის, Rieske ცენტრის (2Fe-2S ცენტრი) და ციტოქრომ c ცილებისგან; ჩვენ ასევე ვუწოდებთ ამ კომპლექსს ციტოქრომ ოქსიდორედუქტაზას. ციტოქრომის პროტეინებს აქვთ ჰემის პროთეზირების ჯგუფი. ჰემის მოლეკულა ჰემოგლობინის მსგავსია, მაგრამ ის ატარებს ელექტრონებს და არა ჟანგბადს. შედეგად, რკინის იონი მის ბირთვში მცირდება და იჟანგება ელექტრონების გავლისას, მერყეობს სხვადასხვა დაჟანგვის მდგომარეობას შორის: Fe.2+ (შემცირებული) და Fe3+ (დაჟანგული). ციტოქრომებში ჰემის მოლეკულებს აქვთ ოდნავ განსხვავებული მახასიათებლები, რადგან მათ აკავშირებს სხვადასხვა ცილები, რაც ოდნავ განსხვავებულ მახასიათებლებს აძლევს თითოეულ კომპლექსს. III კომპლექსი ატარებს პროტონებს მემბრანაში და გადასცემს მის ელექტრონებს ციტოქრომ c-ში ციტოქრომსა და ფერმენტების მეოთხე კომპლექსში გადასატანად (ციტოქრომი c არის ელექტრონების მიმღები Q-დან; თუმცა, ხოლო Q ატარებს ელექტრონების წყვილს, ციტოქრომ c-ს შეუძლია მიიღოს მხოლოდ ერთი. დროულად).

კომპლექსი IV

მეოთხე კომპლექსი შედგებაციტოქრომის ცილების,ა,და a3. ეს კომპლექსი შეიცავს ორ ჰემის ჯგუფს (თითოეული ორი ციტოქრომიდან,ა,და a3) და სამი სპილენძის იონი (წყვილიCuAდა ერთი კუბ ციტოქრომ a3-ში). ციტოქრომები მჭიდროდ იკავებენ ჟანგბადის მოლეკულას რკინასა და სპილენძის იონებს შორის, სანამ ის მთლიანად არ შეამცირებს ჟანგბადს. შემცირებული ჟანგბადი შემდეგ აგროვებს წყალბადის ორ იონს მიმდებარე გარემოდან წყლის შესაქმნელად (H2O). წყალბადის იონების ამოღება სისტემიდან ხელს უწყობს იონის გრადიენტს, რომელიც გამოიყენება პროცესშიქიმიოსმოზი.

ქიმიოსმოზი

In ქიმიოსმოზი, ახლახან აღწერილი წითელი/ოქსი რეაქციების სერიიდან თავისუფალი ენერგია გამოიყენება მემბრანის გასწვრივ პროტონების გადატუმბვისთვის. ჰ-ის არათანაბარი განაწილება+ მემბრანის გასწვრივ იონები ადგენენ როგორც კონცენტრაციას, ასევე ელექტრულ გრადიენტებს (ანუ ელექტროქიმიურ გრადიენტს), პროტონის დადებითი მუხტისა და მემბრანის ერთ მხარეს მათი აგრეგაციის გამო.

თუ მემბრანა ღია იქნებოდა პროტონების მიერ დიფუზიისთვის, იონები იქნებოდამიდრეკილიადიფუზია უკან მატრიცაში, მათი ელექტროქიმიური გრადიენტით. თუმცა, იონები არ შეიძლება გავრცელდეს ფოსფოლიპიდური მემბრანების არაპოლარულ რეგიონებში იონური არხების დახმარების გარეშე. ანალოგიურად, პროტონები შიინტერმემბრანულისივრცეს შეუძლია მხოლოდ შიდა მიტოქონდრიული მემბრანის გავლა ინტეგრალური მემბრანის ცილის მეშვეობით, რომელსაც ეწოდება ATP სინთაზა (გამოსახულია ქვემოთ). ეს რთული ცილა მოქმედებს როგორც პაწაწინა გენერატორი, რომელიც მოძრაობს ენერგიის გადაცემით, შუამავალი პროტონების მიერ, რომლებიც მოძრაობენ მათ ელექტროქიმიურ გრადიენტზე. ამ მოლეკულური მანქანის (ფერმენტის) მოძრაობა ემსახურება რეაქციის აქტივაციის ენერგიის შემცირებას და აწყვილებს ენერგიის ეგზერგონიულ გადაცემას, რომელიც დაკავშირებულია პროტონების მოძრაობასთან ელექტროქიმიური გრადიენტის ქვემოთ, ფოსფატის ენდრგონიულ დამატებამდე ADP-ში, რაც ქმნის ATP-ს.

ფიგურა3. ატფ სინთაზა არის აკომპლექსი,მოლეკულური მანქანა, რომელიც იყენებს პროტონს (H+) გრადიენტი ATP-ს წარმოქმნის ADP-დან და არაორგანული ფოსფატიდან (Pi).

კრედიტი:მოდიფიკაციაკლაუს ჰოფმაიერის ნამუშევარი


შესაძლო NB დისკუსია წერტილი

ციანიდი აინჰიბირებს ციტოქრომ c ოქსიდაზას, ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვის კომპონენტს. თუ ციანიდით მოწამვლა მოხდება, მოელით თუ არა პH-სინტერმემბრანულისივრცის გაზრდა თუ შემცირება? რა გავლენას მოახდენს ციანიდი ATP სინთეზზე? როგორ იმოქმედებს ეს გლიკოლიზის და TCA ციკლის რეაქციების სიჩქარეზე?


ჯანსაღ უჯრედებში,ქიმიოსმოზი(ქვემოთ გამოსახული) გამოიყენება გლუკოზის აერობული კატაბოლიზმის დროს წარმოქმნილი ATP-ის 90 პროცენტის შესაქმნელად; ეს არის ასევე მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ფოტოსინთეზის სინათლის რეაქციებში, რათა გამოიყენოს მზის ენერგია ფოტოფოსფორილირების პროცესში. შეგახსენებთ, რომ ATP-ის წარმოება პროცესის გამოყენებითქიმიოსმოზიმიტოქონდრიაშიეწოდებაოქსიდაციური ფოსფორილირება და რომ მსგავსი პროცესი შეიძლება მოხდეს ბაქტერიული და არქეალური უჯრედების მემბრანებში. ამ რეაქციების საერთო შედეგია ATP-ის გამომუშავება ელექტრონების ენერგიისგან, რომლებიც თავდაპირველად ამოღებულნი არიან შემცირებული ორგანული მოლეკულიდან, როგორიცაა გლუკოზა. აერობული მაგალითში, ეს ელექტრონები საბოლოოდ ამცირებენ ჟანგბადს და ქმნიან წყალს.

სურათი 4. ოქსიდაციური ფოსფორილირებისას,ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვის მიერ წარმოქმნილი pH გრადიენტი გამოიყენება ATP-ის მიერსინთაზაგრამ-ბაქტერიაში ATP წარმოქმნას.

სასარგებლო ლინკი: როგორ მზადდება ATPატფ სინთაზასგან


ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვი ან ETC მჭიდროდ არის დაკავშირებული ოქსიდაციური ფოსფორილირების პროცესთან ატფ სინთაზას სისტემის მეშვეობით მეტაბოლიზმისთვის სასარგებლო ენერგიის წარმოებისთვის ATP-ის სახით. ეს დაწყვილებული პროცესები გვხვდება ყველა მიტოქონდრიაში, რომელიც წარმოდგენილია ყველა მცენარეულ და ცხოველურ ცხოვრებაში მიკრობების დონეზე. მიკრობებშიც კი არის უჯრედის მემბრანებში ჩაშენებული ETC, მიუხედავად იმისა, რომ მათ არ გააჩნიათ მიტოქონდრია.

ნორმალურ ცხოველურ უჯრედს ექნება ათასი მიტოქონდრია, ხოლო თითოეულ მიტოქონდრის აქვს ათასი ETC-ის რიგითი, ასე რომ, უჯრედს აქვს რაღაც მილიონის რიგის ასეთი დაწყვილებული ენერგეტიკული ხელსაწყოები! (აჰერნი)


ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი

ელექტრონული ტრანსპორტის ჯაჭვი განმარტება
The ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი არის ცილების გროვა, რომელიც გადასცემს ელექტრონებს მემბრანის მეშვეობით, რათა შექმნას პროტონების გრადიენტი, რომელიც ქმნის ATP (ადენოზინტრიფოსფატს) ან ენერგიას, რომელიც საჭიროა მეტაბოლურ პროცესებში უჯრედული ფუნქციონირებისთვის.

ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი (სასუნთქი ჯაჭვი)
ჩვეულებრივ, მიტოქონდრიული ელექტრონების ტრანსპორტირება.
საძიებო გვერდზე დაბრუნება.

The ელექტრონული ტრანსპორტის ჯაჭვი
1) ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი გამოიყენება ატფ-ის (ენერგიის) გენერირებისთვის უმეტეს ორგანიზმებში - როგორც პროკარიტოულ, ასევე ევკარიოტულში.
2) NADH და FADH2, რომლებიც წარმოიქმნება გლიკოლიზის, პირუვატის დაჟანგვისა და ლიმონმჟავას ციკლის შედეგად, გამოიყენება პროტონების გადატუმბვისთვის ფოსფოლიპიდური ორშრიანი მემბრანაში.

და ენერგიის წარმოება განმარტა
სია
გზამკვლევი სხვადასხვა ტიპის პათოგენების შესახებ.

/ ოქსიდაციური ფოსფორილირება:
რა = წყალბადის გამოყენება ატფ-ის წარმოებისთვის (იხ. ქიმიოსმოტიკური თეორია).
სად = შიდა მიტოქონდრიული მემბრანა.

ამ ეტაპზე ყველა NADH და FADH, რომელიც წარმოებული იყო წინა ეტაპებზე, გარდაიქმნება ATP-ად. ეს ხდება მიტოქონდრიის კრისტაში. NADH და FADH ელექტრონები მოძრაობენ.

უჯრედის მემბრანაში ელექტრონული მატარებლები და ფერმენტები განლაგებულია ორგანიზებულ მასივში, რომლებიც აძლიერებენ ჟანგვა-აღდგენით რეაქციებს, ასეთი სისტემები ფუნქციონირებს ენერგიის გამოყოფაში, რომელიც გამოიყენება ATP ფორმირებაში და სხვა რეაქციებში.

ბევრ ციანობაქტერიას შეუძლია შეამციროს აზოტი და ნახშირორჟანგი აერობულ პირობებში, ფაქტი, რომელიც შეიძლება იყოს პასუხისმგებელი მათ ევოლუციურ და ეკოლოგიურ წარმატებაზე. წყლის დაჟანგვის ფოტოსინთეზი ხორციელდება ფოტოსისტემის (PS) II და I აქტივობის შეერთებით (Z-სქემა).

: ოთხი დიდი, მრავალპროტეინის კომპლექსის სერია, რომელიც ჩაშენებულია შიდა მიტოქონდრიულ მემბრანაში, რომელიც იღებს ელექტრონებს დონორი ნაერთებიდან და იღებს ენერგიას ქიმიური რეაქციების სერიიდან, რათა წარმოქმნას წყალბადის იონის გრადიენტი მემბრანის გასწვრივ.

პროცესი, რომელიც იყენებს ელექტრონების ტრანსპორტირებას პროტონების ტრანსპორტირებისთვის (H+), რაც იწვევს ატფ-ის წარმოებას. ეს არის უჯრედული სუნთქვის (კრებსის ციკლის შემდეგ) და ფოტოსინთეზის მნიშვნელოვანი ნაწილი.

ETC &rarr შიდა მემბრანა/მიტოქონდრიის კრისტა.

. უჯრედის სუნთქვის ადრეულ ეტაპებზე ჟანგვითი რეაქციების ელექტრონები გადის ჯაჭვის გასწვრივ.

ელექტრონების გადამზიდავი მოლეკულების (მემბრანის ცილები) თანმიმდევრობა, რომლებიც ანაწილებენ ელექტრონებს რედოქსის რეაქციების დროს, რომლებიც ათავისუფლებენ ენერგიას, რომელიც გამოიყენება ATP-ის შესაქმნელად.
ელექტრონეგატიურობა.

სისტემის გადამზიდავი მოლეკულები, რომლებიც გადასცემენ ელექტრონებს ერთიდან მეორეზე, ათავისუფლებენ ენერგიას ატფ-ის წარმოებისთვის
ელექტროფორეზი არის მეთოდი, რომელიც გამოიყენება დამუხტული მოლეკულების ნარევის გამოსაყოფად
ნებისმიერი ნივთიერების ელემენტი, რომლის შემდგომი დაშლა შეუძლებელია ქიმიური საშუალებებით.

უპირატესად მდებარეობს:
ა. მიტოქონდრიის გარე მემბრანა
B. მიტოქონდრიის ინტერმემბრანული სივრცე.

შედგება რამდენიმე მოლეკულისგან (ძირითადად ცილებისგან), რომლებიც ჩაშენებულია მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში.
საკვებიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები NADH-ის მიერ გადადის ჯაჭვის უმაღლესი ენერგიის ბოლოში.
ქვედა ენერგიის ქვედა ნაწილში, ჟანგბადი იჭერს ელექტრონებს H+-თან ერთად წყლის წარმოქმნის მიზნით.

/
ოქსიდაციური ფოსფორილირება
პირველადი
კომპლექსი I/NADH დეჰიდროგენაზა
კომპლექსი II/სუქცინატდეჰიდროგენაზა
კოენზიმი Q
კომპლექსი III/კოენზიმი Q - ციტოქრომ c რედუქტაზა
ციტოქრომი გ
კომპლექსი IV/ციტოქრომ c ოქსიდაზა.

სუნთქვის ბოლო ეტაპი, სადაც მაღალი ენერგიის ელექტრონები და წყალბადის იონები გამოიყენება ატფ-ის სინთეზისთვის
ენდემური
ორგანიზმი უნიკალურია განსაზღვრული ეკოლოგიური ან გეოგრაფიული მდებარეობისთვის, როგორიცაა კუნძული, ერი ან სხვა ზონა ან ჰაბიტატი.

, ETC, ან უბრალოდ ელექტრონის ტრანსპორტი), არის ცილოვანი კომპლექსებისა და ლიპიდში ხსნადი მესინჯერების ნებისმიერი სერია, რომელიც გარდაქმნის ენერგიული ელექტრონების რედუქციურ პოტენციალს ჯვარედინი მემბრანული პროტონული გრადიენტად.

შემდეგ ქლოროპლასტები ამ ენერგიას ელექტრონების მეშვეობით სხვა ცილოვან კომპლექსებში გადასცემენ (წაიკითხეთ: რამდენიმე ცილა შეკრული). ცილების ამ ჯგუფს ეწოდება

(5133 ნახვა)
თეორია (5120 ნახვა)
ნახშირწყლები (5118 ნახვა)
პირუვატი (5068 ნახვა)
ჰაბიტატი (5061 ნახვა)
უჯრედის კედელი (5028 ნახვა)
Spindle Fiber‎ (4,982 ნახვა)
Decomposer‎‎ (4975 ნახვა)
ინოკულაცია (4966 ნახვა) .

მეწამულმა ბაქტერიებმა განავითარეს ჟანგბადის სუნთქვა მოლეკულების ნაკადის შებრუნებით მათი ნახშირბადის ფიქსაციის გზების მეშვეობით და მათი შეცვლით.

ს. მეწამულმა ბაქტერიებმა ასევე მისცეს საშუალება ეუკარიოტების შტოს აერობული გამხდარიყო.

ტუმბოს ენერგია მოდის ოქსიდაციურ-აღდგენითი რეაქციების შედეგად

. ელექტრონები გადაეცემა ერთი მემბრანით შეკრული ფერმენტიდან მეორეზე და კარგავს გარკვეულ ენერგიას ყოველი ტანსფერთან ერთად (თერმოდინამიკის მეორე კანონის მიხედვით).

ელექტრონების მოძრაობა გასწვრივ

აძლიერებს ტუმბოებს, რომლებიც გადაადგილებენ პროტონებს ორ მიტოქონდრიულ მემბრანას შორის არსებულ სივრცეში.

სასუნთქი ჯაჭვი, ან

, ხორციელდება მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში განლაგებული ცილოვანი სისტემებით. წყალბადის ატომების ენერგიული ელექტრონები, რომლებიც ტრანსპორტირებულია NADH2  და FADH2  არის წინა ფაზების პროდუქტები, რომლებიც გამოიყენება რესპირატორულ ჯაჭვში.

ლიმონმჟავას ციკლი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც კრებსის ციკლი, ჩართულია უჯრედების სუნთქვაში და წარმოქმნის NADH-ს და FADH2-ს.

ასე რომ, ეს არ არის მისი მთავარი მიზანი.

კატაბოლური პროცესი, რომელიც წარმოქმნის ატფ-ს შეზღუდული რაოდენობით გლუკოზისგან

და რომელიც აწარმოებს დამახასიათებელ საბოლოო პროდუქტს, როგორიცაა ეთილის სპირტი ან რძემჟავა.
განაყოფიერება
ჰაპლოიდური გამეტების გაერთიანება დიპლოიდური ზიგოტის შესაქმნელად.

ფერმენტაცია კატაბოლური პროცესი, რომელიც აწარმოებს დამახასიათებელ პროდუქტს, როგორიცაა რძემჟავა ან ეთანოლი. გარეშე

დუღილი გლუკოზისგან წარმოქმნის ATP-ს შეზღუდული რაოდენობით. იხილეთ: სუნთქვა.

ტერმინალური ელექტრონის მიმღები: ელექტრონის ბოლო მიმღები, როდესაც ის გამოდის

.
თერმოკლინი: ის წერტილი ტბაში, სადაც ტემპერატურის მკვეთრი ვარდნა ხდება სიღრმის მატებასთან ერთად.
თერმოფილი: ორგანიზმი, რომელიც საუკეთესოდ იზრდება 45 და 80 ºC ტემპერატურაზე.

პროცესი, რომლის დროსაც გლუკოზა გარდაიქმნება CO2 და H2O-ად ჟანგბადის თანდასწრებით, ათავისუფლებს დიდი რაოდენობით ATP-ს. ეს პროცესი მოიცავს კრებების ციკლს,


ამ კვირაში გავიგეთ NAD+-ისა და ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვის შესახებ. სამშაბათს უმეტესად ჩანაწერებს ვიღებდით. უჯრედული სუნთქვისას გლუკოზა და სხვა ორგანული მოლეკულები იშლება რამდენიმე საფეხურზე. ორგანული ნაერთებიდან ელექტრონები, როგორც წესი, პირველად გადადის NAD+-ში, კოენზიმში. როგორც ელექტრონის მიმღები, NAD+ ფუნქციონირებს როგორც ჟანგვის აგენტი უჯრედული სუნთქვის დროს. NADH გადასცემს ელექტრონებს ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვში. უკონტროლო რეაქციისგან განსხვავებით, ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვი ერთი ფეთქებადი რეაქციის ნაცვლად ელექტრონებს ეტაპობრივად გადის. ჟანგბადი იზიდავს ელექტრონებს ჯაჭვის ქვევით ენერგორესურსებით. მიღებული ენერგია შემდეგ გამოიყენება ATP-ის რეგენერაციაზე. ასევე გავიგეთ უჯრედული სუნთქვის ეტაპებზე. პირველი ეტაპი არის გლიკოლიზი, რომელიც არღვევს გლუკოზას პირუვატის ორ მოლეკულად. მეორეც, პირუვატის დაჟანგვა და ლიმონმჟავას ციკლი ასრულებს გლუკოზის დაშლას. ბოლო ნაბიჯი არის ოქსიდაციური ფოსფორილირება, რომელიც წარმოადგენს ATP სინთეზის უმეტეს ნაწილს. ოქსიდაციური ფოსფორილირება წარმოქმნის ATP-ს უმეტესობას რედოქსის რეაქციების გამო. ატფ-ის მცირე რაოდენობა წარმოიქმნება გლიკოლიზის დროს და ლიმონმჟავას ციკლში სუბსტრატის დონის ფოსფორილირებით. გლუკოზის თითოეული მოლეკულისთვის, რომელიც იშლება ნახშირორჟანგამდე და წყალში სუნთქვით, უჯრედი ქმნის ატფ-ს 32 მოლეკულამდე. თავად გლიკოლიზი ხდება ციტოპლაზმაში და აქვს ორი ფაზა: ენერგიის ინვესტიცია და ენერგიის ანაზღაურება. გლიკოლიზი ხდება იმის მიუხედავად, არის თუ არა ჟანგბადი. ყველა ეს ინფორმაცია ჩემთვის გარკვეულწილად გაუგებარი და დამაბნეველია.

პარასკევს, ფინალის დღეს, ჩანაწერების აღება დავასრულეთ. გავიგეთ ელექტრონის ტრანსპორტირების გზაზე. ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაშია. ჯაჭვის კომპონენტების უმეტესობა არის ცილები, რომლებიც არსებობს მრავალპროტეინულ კომპლექსებში. მატარებლები ცვლიან შემცირებულ და დაჟანგულ მდგომარეობებს, რადგან ისინი იღებენ და აძლევენ ელექტრონებს. ჯაჭვის ქვევით ჩასვლისას ელექტრონები იკლებს თავისუფალ ენერგიას და საბოლოოდ გადაეცემა ჟანგბადს და წარმოქმნის წყალს. ელექტრონები გადაეცემა NADH ან FADH2-დან ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვში. ელექტრონები ციტოქრომების ჩათვლით გადაეცემა ჟანგბადს. ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი პირდაპირ არ წარმოქმნის ATP-ს. ის არღვევს თავისუფალი ენერგიის დიდ ვარდნას საკვებიდან ჟანგბადამდე მცირე ნაბიჯებად, რომლებიც ათავისუფლებს თავისუფალ ენერგიას მართვადი რაოდენობით. ჩვენ ასევე გავაკეთეთ ლაბორატორია პარასკევს იმ ადამიანების შესახებ, რომლებიც დაიღუპნენ მსგავსი გზით. ადამიანებმა, რომლებიც ერთ უბანში ცხოვრობდნენ, ყველამ აიღეს ტილენოლი, გაქრეს და დაიღუპნენ. ჩვენ გავიგეთ, რომ ტილენოლის ჭარბი მიღება ბლოკავს თქვენი ელექტრონის ტრანსპორტირების გზის ნაწილს, რაც იწვევს მის არასწორ მუშაობას. შემდეგ სხეული აწარმოებს უამრავ NADH-ს, რომელიც ვერ გადაიქცევა NAD+-ად. ის ვერ გადაიქცევა NAD+-ად, რადგან ელექტრონები გროვდება გზაზე. არსებითად, დაზარალებულები დაიღუპნენ დახრჩობის შედეგად. ლაბორატორია იყო ძალიან საინტერესო და აცოცხლებდა იმას, რაც ვისწავლეთ, რამაც გაადვილა მისი გაგება.


ელექტრო სატრანსპორტო ჯაჭვი

მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში ჩასმული ელექტრონის გადამტანი მოლეკულების კრებულს ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვი ეწოდება. – I – შიდა მემბრანის დაკეცვა ქმნის cristae-ს. ეს კრისტაები შეიცავს ელექტრონის მატარებელს ()I პროთეზირების ჯგუფებში. პროთეზირების ჯგუფები მსუბუქად არის დაკავშირებული ცილების მოლეკულებთან. პროთეზირების ჯგუფები არაცილოვანი კომპონენტებია. ეს პროთეზირების ჯგუფები მონაცვლეობენ შემცირებულ და დაჟანგულ მდგომარეობებს შორის ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვის დროს. ისინი იღებენ და ჩუქნიან ელექტრონებს. ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვის შემდეგი ეტაპებია:

I. NADH-დან FMN-მდე: ელექტრონები ამოღებულია საკვებიდან გლიკოლიზის და კრებსის ციკლის დროს. ეს ელექტრონები ქმნიან NADH-ს. NADI 4, გადასცემს ელექტრონებს ფლავოპროტეილში• ფლავოპროტეინი არის ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვის პირველი მოლეკულა. ფლავოპროტეინს აქვს პროთეზირების ჯგუფი, რომელსაც ეწოდება მონონუკლეოტიდი (WN).

  1. FMN Fe.S-ში: FMN გადასცემს ელექტრონებს რკინა-გოგირდის ცილას (Fe-S). ეს არის ცილების ერთ-ერთი ოჯახი, რომელშიც მჭიდროდ არის დაკავშირებული რკინა და გოგირდი. ეს არის რედოქსული რეაქცია. FMN უბრუნდება თავის დაჟანგულ ფორმას.
  2. Fe.S უბიქინონამდე (Q): რკინის ცილა შემდეგ ელექტრონებს გადასცემს ნაერთ უბიქინონს. ეს ელექტრონული გადამზიდავი არის ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვის ერთადერთი წევრი, რომელიც არ არის ცილა. ამ გადაცემის დროს სინთეზირდება ATP-ის მოლეკულა.
  3. Ubiquinone to Cytochromes: ყველაზე დარჩენილი ელექტრონის მატარებლები შორის 0 ხოლო ჟანგბადი არის ციტოქრომების წოდებული ცილები.მათ პროთეზიურ ჯგუფს ჰემის ჯგუფი ეწოდება. ჰემის ჯგუფი ორგანული რგოლია. იგი გარშემორტყმულია ერთი რკინის ატომით. ელექტრონულ ჯაჭვს აქვს რამდენიმე ტიპის ციტოქრომი. თითოეულ ჯგუფს აქვს განსხვავებული ცილა ჰემის ჯგუფთან ერთად. Ესენი არიან:
    • ციტოქრომი ბ
    • ციტოქრონი
    • ციტოქრომი გ
    • ციტოქრომი ა
    • ციტოქრომი ა3

FADH2 ელექტრონის ალტერნატიული წყარო

სატრანსპორტო ჯაჭვის ელექტრონების კიდევ ერთი წყაროა FADI12. იგი იწარმოება კრებსის ციკლის დროს. FADH, ამატებს თავის ელექტრონებს სატრანსპორტო ჯაჭვისთვის უფრო დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე, ვიდრე NADH. ამრიგად, ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი უზრუნველყოფს დაახლოებით მესამედ ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე FADH. ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვი პირდაპირ არ წარმოქმნის ATP-ს. მისი ფუნქციაა ელექტრონების გადატანა საკვებიდან ჟანგბადში. ის არღვევს დიდ თავისუფალ ენერგიის ვარდნას პატარა ნაბიჯების სერიად, რომლებიც ათავისუფლებს ენერგიას მართვადი რაოდენობით. მიტოქონდრია ასინთეზებს ATP მექანიზმს, რომელსაც ეწოდება ქიმიოსმოზი.


ოქსიდაციური ფოსფორილირება და ატფ-ის გამოსავალი

შეგახსენებთ, სუბსტრატის დონის ფოსფორილირება დაინერგა სახელმძღვანელო 22-ში. ატფ-ის წარმოქმნა ქიმიოსმოზიდან მოხსენიებულია, როგორც ოქსიდაციური ფოსფორილირება რადგან ჟანგბადის ჟანგვითი თვისება საშუალებას იძლევა დიდი რაოდენობით თავისუფალი ენერგია ხელმისაწვდომი გახდეს ATP სინთეზისთვის.

ეს ფიგურა ხაზს უსვამს რამდენიმე მნიშვნელოვან კონცეფციას უჯრედული სუნთქვის შესახებ. პირველ რიგში, ყურადღება მიაქციეთ გლიკოლიზის ადგილებს, კრებსის ციკლს და ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვს და ჟანგვითი ფოსფორილირებას. მეორე, გაითვალისწინეთ, თუ როგორ გადააქვთ ელექტრონების მატარებლები ელექტრონებს სატრანსპორტო ჯაჭვში და ყოველ საფეხურზე წარმოქმნილი ატფ-ის წმინდა რაოდენობა. კერძოდ, შეადარეთ ოქსიდაციური ფოსფორილირების შედეგად წარმოქმნილი ატფ-ის რაოდენობა სუბსტრატის დონის ფოსფორილირების შედეგად წარმოქმნილ რაოდენობას. მაქსიმალური წმინდა გამოსავალი 38 ატფ გლუკოზის მოლეკულაზე მხოლოდ სავარაუდოა. გლუკოზის მოლეკულაში შეკრული ენერგიის დიდი ნაწილი ფაქტობრივად იკარგება სითბოს სახით მეტაბოლიზმის დროს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს სიცხე რეალურად ნარჩენი პროდუქტია, ჰომეოთერმები (“თბილსისხლიანი” ცხოველები) ამ ნარჩენებს იყენებენ და იყენებენ სხეულის მუდმივი ტემპერატურის შესანარჩუნებლად.


სურათი 5. მიმოხილვა ფიჭური სუნთქვის შესახებ. (დააწკაპუნეთ გასადიდებლად)


ელექტრონული ტრანსპორტის ჯაჭვი

შესავალი/ფონი: ჯენიფერ ოსტერჰაგეის შესავალ ბიოლოგიაში, რომელსაც ვასწავლიდი კენტუკის უნივერსიტეტში, მან ასწავლა ცნებები, რომლებიც ჩართული იყო ელექტრონის ტრანსპორტირების ჯაჭვში, სახალისო, ინტერაქტიული აქტივობის გამოყენებით კლიკერებთან და მოხალისეებთან ერთად.

მიზანი/მიზნები: ამ აქტივობის მიზანია გააცნობიეროს ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი და სისტემაზე აურზაურების გავლენა.

Კლასი: BIO148: შესავალი ბიოლოგია ი

  1. პირველ რიგში, სტუდენტებმა უნდა მოუსმინონ მინი ლექციას უჯრედული სუნთქვის შესახებ.
  2. აქტივობა ტარდება ორ ნაწილად:
    1. სტუდენტებმა დაათვალიერეს 1982 წელს ტილენოლში მომხდარი მკვლელობების "გაკვეთების" მონაცემები (ადაპტირებულია ბაფალოს შემთხვევის შესწავლიდან). Clicker-ის კითხვებზე დასმული იყო რა იყო ტილენოლში არსებული შხამის პირდაპირი სამიზნე. გლიკოლიზი იყო პირდაპირი სამიზნე და ა.შ?
    2. განხილვის შემდეგ, რომ სამიზნე უნდა იყოს ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვის (ETC) ნაწილი, ინსტრუქტორმა სთხოვა სტუდენტებს მოხალისეებს გამოსულიყვნენ და მოქმედებდნენ როგორც ჯაჭვის წევრები. ჩოგბურთის ბურთები ელექტრონები იყო. ელექტრონები გადაეცა NADH-დან და FADH2-დან კომპლექსის წევრებს.

    Გაყოლა: განმავითარებელი შეფასება ჩართულია აქტივობაში კლიკერის კითხვებით. მომდევნო კლასის მასალაზე ვიქტორინა გაიმართა.

    კომენტარები: სტუდენტებს მოეწონათ გაკვეთის მონაცემების გაანალიზება და მოსწონთ ETC-ის ვიზუალიზაცია მისი მოქმედებით.

    მასალები/რესურსები: Clickers-ის სტუდენტებმა მოხალისეებმა ეჭირათ ფურცლები, რათა ემოქმედათ როგორც ელექტრონული ტრანსპორტის ჯაჭვის წევრები


    თითის ანაბეჭდი

    • APA
    • ავტორი
    • BIBTEX
    • ჰარვარდი
    • სტანდარტული
    • RIS
    • ვანკუვერი

    კვლევის შედეგები : ნაშრომი › შიდა PhD, WU

    T1 - რძემჟავა ბაქტერიების ელექტრონის სატრანსპორტო ჯაჭვები

    N2 - რძემჟავა ბაქტერიები ზოგადად განიხილება ფაკულტატურ ანაერობულ ობლიგატურ ფერმენტაციულ ბაქტერიებად. მათ არ შეუძლიათ ჰემის სინთეზირება. ზოგიერთ რძემჟავას ბაქტერიას არ შეუძლია მენაკინონის წარმოქმნაც. ორივე ეს კომპონენტი პროკარიოტული ბაქტერიების რესპირატორული (ელექტრონის ტრანსპორტირების) ჯაჭვების კოფაქტორებია. Lactococcus lactis და რამდენიმე სხვა რძემჟავა ბაქტერია, თუმცა რეაგირებენ ჰემის დამატებაზე აერობული ზრდის პირობებში. ეს პასუხი მოიცავს ბიომასის გაზრდას და გამძლეობას. ამ კვლევაში ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ ჰემით გაზრდილ Lactococcus lactis-ს ფაქტობრივად აქვს ფუნქციური ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვი, რომელსაც შეუძლია ჟანგბადის თანდასწრებით პროტონის მამოძრავებელი ძალის წარმოქმნა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჰემის დამატება იწვევს სუნთქვას Lactococcus lactis-ში. ეს აერობული ელექტრონული სატრანსპორტო ჯაჭვი შეიცავს NADH-დეჰიდროგენაზას, მენაკინონის აუზს და bd ტიპის ციტოქრომს. A phenotypic and genotypic screening revealed a similar response, induced by heme (and menaquinone) supplementation, in other lactic acid bacteria. The genome of Lactobacillus plantarum WCFS1 was predicted to encode a nitrate reductase A complex. We have found that Lactobacillus plantarum is capable of using nitrate as terminal electron acceptor, when heme and menaquinone are provided. Nitrate can be used by Lactobacillus plantarum as effective electron sink and allows growth on a extended range of substrates. The impact of both the aerobic and anaerobic electron transport chain, on the metabolism and global transcriptome of Lactobacillus plantarum were studied in detail. This work has resulted in the discovery of novel electron transport chains and respiratory capabilities of lactic acid bacteria. The potential respiratory capabilities of other, previously considered (strictly) anaerobic prokaryotic bacteria, were reviewed.

    AB - Lactic acid bacteria are generally considered facultative anaerobic obligate fermentative bacteria. They are unable to synthesize heme. Some lactic acid bacteria are unable to form menaquinone as well. Both these components are cofactors of respiratory (electron transport) chains of prokaryotic bacteria. Lactococcus lactis, and several other lactic acid bacteria, however respond to the addition of heme in aerobic growth conditions. This response includes increased biomass and robustness. In this study we demonstrate that heme-grown Lactococcus lactis in fact do have a functional electron transport chain that is capable of generating a proton motive force in the presence of oxygen. In other words, heme addition induces respiration in Lactococcus lactis. This aerobic electron transport chain contains a NADH-dehydrogenase, a menaquinone-pool and a bd-type cytochrome. A phenotypic and genotypic screening revealed a similar response, induced by heme (and menaquinone) supplementation, in other lactic acid bacteria. The genome of Lactobacillus plantarum WCFS1 was predicted to encode a nitrate reductase A complex. We have found that Lactobacillus plantarum is capable of using nitrate as terminal electron acceptor, when heme and menaquinone are provided. Nitrate can be used by Lactobacillus plantarum as effective electron sink and allows growth on a extended range of substrates. The impact of both the aerobic and anaerobic electron transport chain, on the metabolism and global transcriptome of Lactobacillus plantarum were studied in detail. This work has resulted in the discovery of novel electron transport chains and respiratory capabilities of lactic acid bacteria. The potential respiratory capabilities of other, previously considered (strictly) anaerobic prokaryotic bacteria, were reviewed.


    What is the input/output of the Electron Transport Chain?

    Who wants to travel all the world and capture all the moment in his camera.

    You have to understand that the electron transport chain will be able to yield three ATP molecules. The input of the electron transport chain is going to be NADH+FADH2. This is where the ATP will start. This will end with 34 or 36 ATP.

    The electron transport chain is known to be a series of complex procedures that will make sure that electrons (electron donors and electron acceptors) will go through reduction and oxidation. This will make sure that the body will be getting enough proteins.

    There are some that would need more protein as compared to the others. Take note that ATP, the end product, is used for metabolic processes.

    R. Tanner

    The input and output of the electron transport chain are NADH + FADH2 for the input, and 34 or 36 ATP for the output. The electron transport chain is the last stage of cellular respiration. Electron Transport Chain can be abbreviated into ETC sometimes. You can find the ETC inside the mitochondrion.

    It is an aerobic process, which means that it needs the energy to perform its functions. This transport chain of electron takes place in the cristae of the mitochondria's inner membrane. In this particular step of cellular respiration, NADH and FADH2 carry electrons and drop them off from the citric acid cycle.

    When the electrons are dropped off, it gives a chance for the formation of a large amount of ATP molecules. As a matter of fact, 34 ATP is definitely produced. The electron transport chain converts oxygen directly to water after usage, which shows that it is directly aerobic.


    Უყურე ვიდეოს: Жасушаның бөлінуі Митоз (აგვისტო 2022).