Fosforylační oxidační mechanismus. Tam, kde dochází k oxidační fosforylaci

Hlavní roli v energetickém dráhy závisí na způsobu, jehož podstatou - oxidační fosforylace. Živiny jsou oxidovány za vzniku energie, který ukládá do mitochondrie organismu buňkách jako ATP. V každé formě života na Zemi vlastní oblíbené živiny, ale ATP - univerzální připojení a energie, která produkuje oxidativní fosforylace, se uloží, aby jej použít pro metabolické procesy.

Bakterie

Více než tři a půl miliardy let se na naší planetě objevily první živé organismy. Život vznikl na Zemi, protože vznikající bakterie - prokaryotické organismy (bez jádra) byly rozděleny do dvou druhů podle principu dýchání a výživy. Dýcháním aerobních a anaerobních a výživou na heterotrofních a autotrofických prokaryotách. Tato připomínka není pravděpodobné, že by byla zbytečná, protože oxidační fosforylace nelze vysvětlit bez základních pojmů.

Tak, prokaryotes na kyslík (fyziologický posouzení) jsou rozděleny do aerobních mikroorganismů, které volný kyslík je lhostejné, a aerobní životní činností, které závisí zcela na jeho dostupnosti. To jsou oni, kteří provádějí oxidační fosforylaci, jsou v prostředí nasyceného volným kyslíkem. Jedná se o nejrozšířenější metabolickou dráhu s vysokou energetickou účinností ve srovnání s anaerobní fermentací.

Mitochondrie

Další základní koncept: Co je to mitochondrie? Jedná se o energetickou baterii. Se nachází v cytoplazmě a mitochondrií je tam neuvěřitelné množství - ve svalech člověka, nebo v jeho játrech, například buňky obsahovat až patnáct set mitochondrií (jen tam, kde je nejintenzivnější metabolismu). A když nastane oxidační fosforylace v buňce, je „dílo“ mitochondrií, ale také ukládání a distribuci energie.

Dokonce i při rozdělení buněk mitochondrie nezávisí, jsou velmi mobilní, pohybují se volně v cytoplazmě, když ji potřebují. Mají vlastní DNA, a proto se narodí a zemřou samy. Nicméně život buňky zcela závisí na nich, bez mitochondrie nefunguje, to znamená, že život je skutečně nemožný. Tuky, sacharidy, proteiny jsou oxidovány, což vede k atomům a elektronům ekvivalentů redukujících vodík, které následují dále podél respiračního řetězce. Tímto způsobem dochází k oxidační fosforylaci, její mechanismus, jak se zdá, je jednoduchý.

Není to tak snadné

Energie vytvářená mitochondrií se převede na jinou, což je vysoce energeticky elektrochemický gradient protonů, které jsou umístěny na vnitřní membráně mitochondrií. Je to právě tato energie je zapotřebí pro syntézu ATP. A že toto je oxidativní fosforylace. Biochemie - věda je poměrně mladý, teprve v polovině devatenáctého století byly nalezeny v buňkách mitochondrií pelet a procesu získávání energie byla popsána mnohem později. Byla sledována jak triose vytvořené prostřednictvím glykolýzy (a hlavně - kyselina pyrohroznová), produkují další oxidaci v mitochondriích.

Trióza využívá energii štěpení, z níž se uvolňuje CO₂, kyslík se spotřebuje a syntetizuje obrovské množství ATP (adenosintrifosfát, a co to je - obzvláště dobře známé lidi, kteří mají rádi kulturistiky). Všechny výše uvedené postupy jsou úzce spjaty s oxidačními cykly, stejně jako s respiračním řetězcem, který nese elektrony. Oxidační fosforylace se tedy vyskytuje v buňkách a syntetizuje pro ně "palivo" - molekuly ATP.

Oxidační cykly a respirační řetězec

Oxidační trikarboxylová cyklu volné elektrony, které začínají na své cestě od elektronotransportnoy řetězce nejprve na koenzymů molekul jsou NAD - hlavní (nikotinamid adenin), a dále je k přenosu elektronů v ETC (elektrotransportního řetězec), dokud se spojit s molekulárním kyslíkem a netvoří molekulu vody. Oxidační fosforylace, jejíž mechanismus je stručně popsán výše, je přenesen do jiného místa působení. To je respirační řetězec - proteinových komplexů zabudovaných do vnitřní membrány mitochondrií.

Právě zde vyvrcholí - transformace energie prostřednictvím sekvence oxidace a obnovy prvků. Jsou zde zajímavé tři hlavní body řetězce elektrotransportu, kde dochází k oxidační fosforylaci. Biochemie je velmi důkladně a pečlivě zvažuje tento proces. Pravděpodobně odtud se jednou narodí nový lék na stárnutí. Takže ve třech bodech tohoto řetězce z fosfátu a ADP (adenosin difosfát - to je nukleotid, který se skládá z ribózy, adeninu a dvou částí kyseliny fosforečné), vzniká ATP. Proto byl tento proces obdržen takovým jménem.

Celulární dýchání

Celulární (jinak tkáňové) dýchání a oxidační fosforylace jsou stavy stejného procesu v agregátu. Vzduch se používá v každé buňce tkání a orgánů, kde jsou štěpné produkty (tuky, sacharidy, proteiny) rozděleny a tato reakce produkuje energii uloženou ve formě vysoce energetické sloučeniny. Konvenční plicní dýchání se liší od tkáňového dýchání tím, že kyslík vstupuje do těla a oxid uhličitý je z něj odstraněn.

Organismus je vždy aktivní, jeho energie se vynakládá na pohyb a růst, na sebeobrodukci, na podrážděnost a na mnoho dalších procesů. Za tímto účelem dochází k oxidační fosforylaci v mitochondriích. Buněčného dýchání lze rozdělit do tří úrovní: tvorba ATP z oxidace kyselinou pyrohroznovou a kyselé aminokyseliny a mastné acetyl zbytky jsou zničeny kyselinou citrónovou, poté se obě molekuly jsou uvolněné z oxidu uhličitého a čtyři páry vodoroda- atomy elektrony a protony jsou převedeny na molekulární kyslík.

Další mechanismy

Dýchání na úrovni buněk zajišťuje tvorbu a doplnění ADP přímo v buňkách. Ačkoli doplněný kyselina adenosintrifosforečná organismus může a jiným způsobem. Za tímto účelem existují a v případě potřeby obsahují další mechanismy, i když nejsou tak účinné.

Jedná se o systémy, ve kterých dochází k anoxickému rozkladu sacharidů - glykogenolýze a glykolýze. Nejedná se o oxidativní fosforylaci, reakce jsou poněkud odlišné. Ale buněčné dýchání se nemůže zastavit, protože ve svém procesu se tvoří velmi potřebné molekuly nejdůležitějších sloučenin, které se používají pro různé biosyntézy.

Formy energie

Když převedené elektrony v mitochondriální membrány, kde je oxidativní fosforylace, respirační řetězec každého z jeho komplexu umisťuje uvolněnou energii do pohybu protonů přes membránu, tj z matrice do prostoru mezi membránami. Poté se vytvoří potenciální rozdíl. Protony jsou pozitivně nabité a v prostoru intermembrane a záporně nabité matice mitochondriích.

Když se dosáhne určité potenciální rozdíl je proteinový komplex protonů se vrací zpět do matrice, transformovat energii přijatou na zcela jiný, kde se oxidační procesy propojení se syntetickým - ADP fosforylace. Během celého oxidace substatov a čerpání protonů přes mitochondriální membrány nezastaví syntézu ATP, které je - oxidační fosforylace.

Dva typy

Oxidační a substrátová fosforylace jsou radikálně odlišné od sebe. Podle myšlenek moderní doby nejstarší formy života věděly, jak používat pouze reakce fosforylace substrátu. Za tímto účelem byly existující organické sloučeniny ve vnějším prostředí použity na dvou kanálech - jako zdroj energie a jako zdroj uhlíku. Takové sloučeniny v prostředí se však postupně vysychaly a organismy se již začaly přizpůsobovat, hledaly nové zdroje energie a nové zdroje uhlíku.

Takže se naučili využít energii světla a oxid uhličitý. Ale pokud se tak nestane, tělo se uvolňuje energii z oxidačních procesů kvašení a jen ji držel v ATP molekul. To se stal známý jako fosforylace substrátu, pokud je použita metoda katalyzovat rozpustné enzymy. Zkvasitelné substrát tvoří redukčního činidla, který přenáší elektrony na požadovaný endogenní akceptoru - aceton atsetalgid, pyruvátu a podobně, nebo se uvolňuje H₂ - plynný vodík.

Srovnávací charakteristiky

Ve srovnání s fermentací má oxidační fosforylace mnohem vyšší energetický výtěžek. Glykolýza ATP dává celkový výtěžek ve dvou molekul, a během procesu syntetizovaný z třiceti až třicet šest. Existuje pohyb elektronů do akceptorových sloučenin ze sloučenin dárců prostřednictvím oxidačních a redukčních reakcí, které tvoří energii uloženou jako ATP.

Eukaryotes provádět tyto reakce komplexy proteinů, které jsou lokalizovány v mitochondriální membráně buňky, a prokaryota působit mimo - v jeho prostoru intermembrane. Právě tento komplex vazebných proteinů tvoří ETC (řetězec elektronového transportu). Eukaryota ve svém složení má pouze pět proteinové komplexy, a prokaryotes - hodně, a všechny z nich pracují s různými donorů elektronů a akceptory.

Párování a oddělování

Oxidační proces vytváří elektrochemický potenciál a při fosforylačním procesu se tento potenciál používá. To znamená, že jinak je zajištěna konjugace - vazba fosforylačních a oxidačních procesů. Název - oxidační fosforylace. Elektrochemický potenciál potřebný pro konjugaci vytváří tři komplexy respiračního řetězce - první, třetí a čtvrtý, které se nazývají konjugační body.

Je-li vnitřní mitochondriální membrány poškození nebo zvýšila jeho pronikání z činnosti uvolňovače, bude jistě způsobí vymizení nebo snížení elektrochemického potenciálu, následované separačních procesů dochází fosforylaci a oxidaci, která je - zastavení syntézy ATP. Je to fenomén, kdy elektrochemický potenciál zmizí, se nazývá disociace fosforylace a dýchání.

Separátory

Stav, kdy oxidace probíhá substráty, a nedochází fosforylace (tj., Ne ATP se generuje z ADP a F), - oddělení oxidace a fosforylace. K tomu dochází, když narušitelé narušují proces. Co jsou a čeho se snaží dosáhnout? Řekněme, že syntéza ATP je výrazně snížena, tj. V menším množství se syntetizuje a v tomto případě funguje respirační řetězec. Co se stane s energií? Vystupuje jako teplo. Každý to pocítí během onemocnění se zvýšenou tělesnou teplotou.

Mírný? Takže odpojovače fungovaly. Například antibiotika. Jedná se o slabé kyseliny, které se rozpouštějí v tucích. Při průniku do intermembránového prostoru buňky difundují do matice a táhnou se podél spojených protonů. Razobschitelnym účinek, například, mít hormon vylučovaný štítné žlázy, které obsahují jod (tyroxin a trijodtyronin). Jestliže hyperfunctioning štítné žlázy, stav pacientů hroznou věc, že ​​chybí energie ATP, které konzumují velké množství potravin, protože tělo potřebuje k oxidaci mnoho substrátů, ale zhubnout, protože většina z přijaté energie ve formě tepla.