Основные компоненты цепи переноса электронов



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Основные компоненты цепи переноса электронов



Компонент Молекулярная масса Число субъединиц Простетические группы
НАД·Н-дегидрогеназа (комплекс I) 1 ФМН, 16-24 FeS
Сукцинатдегирогеназа (комплекс II) 1 ФАД, 1 гем, 8 FeS
Убихинон - -
Убихинолдегидрогеназа (QH2-дегидрогеназа) (комплекс III)     6-8   3 гем, 2 FeS
Цитохром с - 1 гем
Цитохромоксидаза (комплекс IV) 2 гем, 2 Cu 2+
Н+-АТФ-синтетаза 8-10 -

Как уже было сказано компоненты цепи переноса электронов расположены по градиенту редокс-потенциала. Там где перепад редокс-потенциала между двумя окислительно-восстановительными парами составляет 0,2 В и более, дыхание сопрягается с фосфорилированием и из АДФ и неорганического фосфата синтезируется молекула АТФ. При работе полной дыхательной цепи имеются три пункта сопряжения дыхания и фосфорилирования: 1-й - между НАД·Н-дегидрогеназой и КоQ; 2-й - между цитохромами b и c и 3-й - между цитохромами а и а3. При этом образуются из АДФ и неорганического фосфата 3 молекулы АТФ по уравнению:

АДФ + Н3РО4 АТФ + Н2О

Следует обратить внимание, что на стадии образования КоQ-Н2 сливаются два потока атомов водорода, вводимых в дыхательную цепь НАД-зависимыми и ФАД-зависимыми дегидрогеназами.

Затем в дыхательной цепи пути электронов и протонов расходятся. Перенос электронов осуществляется с помощью цитохромов. Атом железа в геме может менять валентность, присоединяя или отдавая электрон:

Fe 3+ +e- Fe 2+

Fe 2+ - e- Fe 3+

Комплекс цитохромов b и c функционирует как QH2-дегидрогеназа, т.е. осуществляет перенос электронов с QH2 на цитохром с:

QH2 + 2с (Fe 3+) Q + 2H+ + 2c (Fe 2+)

Электроны последовательно проходят через атомы железа цитохромов b и с1, а затем поступают на цитохром с; протоны при этом освобождаются в раствор. Стехиометрический коэффициент 2 перед символом цитохрома обусловлен тем, что с КоQ-H2 передаются два электрона, а цитохромы за один цикл переносят по одному электрону.

Комплекс цитохромов а и а3 действует как цитохромоксидаза (цитохром-с-оксидаза). Цитохромоксидаза, помимо гема, содержит ионы меди, которые тоже участвуют в переносе электронов меняя валентность:

Cu 2+ +e- Cu +

Cu + - e- Cu 2+

Это комплекс цитохромов переносит электроны с цитохрома с на кислород:

2с (Fe 2+) + ½ О2 2c (Fe 3+) + O2-

 

Электроны последовательно присоединяются к ионам железа цитохромов а и а3, затем к иону меди и, наконец, попадают на кислород.

Кислород, поступающий в митохондрии из крови, связывается с атомом железа в геме цитохрома а3 в форме молекулы О2 (подобно тому, как он связывается с гемоглобином). Затем каждый из атомов молекулы О2 последовательно присоединяет по два электрона и по два протона, превращаясь в молекулу воды:

О2 + 4e- + 4Н+2О

Укороченная дыхательная цепь предназначена для субстратов, которые не могут окисляться через НАД-зависимые дегидрогеназы, вследствие того, что их редокс-потенциал больше чем у окислительно-восстановительной пары НАДН·Н+ / НАД+. Например, редокс-потенциал у янтарной кислоты (сукцината) составляет -0,01 В. Подобные субстраты окисляются ФАД-зависимыми дегирогеназами. Образующийся при этом ФАДН2 передает водород непосредственно на КоQ, с которого он далее передается на цепь цитохромов. Поскольку в этом случаи в работе не участвует I комплекс, то в ходе дыхательной цепи образуется не 3, а 2 молекулы АТФ. Следует также отметить, что при работе укороченной дыхательной цепи эти 2 молекулы АТФ образуются быстрее, чем 3 при работе полной цепи. В некоторых случаях это бывает важно, когда энергию требуется получить быстро.

Таким образом, через дыхательную цепь атомы водорода пищевых веществ достигают конечного акцептора - атмосферного кислорода. В организме человека в результате тканевого дыхания образуется 300-400 мл воды за сутки (метаболическая вода).

Контрольные вопросы

1. Каким принципам подчиняется работа дыхательной цепи ?

2. Какова структура митохондриальной дыхательной цепи ?

3. Какие существуют основные компоненты цепи переноса электронов ?

4. Как работает полная и укороченная дыхательная цепь ?

 

Дыхательный контроль

Зависимость дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем. Суть процесса сводится к тому, что АДФ активирует работу дыхательной цепи, а АТФ ингибирует. Этот механизм регуляции имеет очень важное значение, так в результате его действия скорость синтеза АТФ определяется потребностью клетки в энергии: при увеличении расходования АТФ в клеточных процессах, увеличивается концентрация АДФ, что автоматически приводит к ускорению дыхания и фосфорилирования. Можно сказать, что темп работы митохондриям задается фактическими затратами АТФ.

Механизм дыхательного контроля отличается высокой чувствительностью и точностью, поэтому относительные концентрации АТФ и АДФ в тканях изменяются в узких пределах, в то время как потребление энергии клеткой (т.е. частота оборотов цикла АДФ-АТФ) может изменяться в десятки раз.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое дыхательный контроль?

2. В чем заключается механизм дыхательного контроля ?

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.36.32 (0.006 с.)