Elektrontransportörskedjekomponent, sekvens, hämmare

De elektrontransportör Den består av en uppsättning protein- och koenzymmolekyler inuti ett membran. Som namnet antyder är det ansvarigt för transport av elektroner från NADH- eller FADH2 -koenzymerna till den slutliga mottagaren som är O2 (molekylär syre).

I denna transportprocess är energin som frigörs genom överföring av elektroner från koenzymer till molekylärt syre av redoxcentra förenade till protein associerad med energiproduktion (ATP). Denna energi erhålls tack vare protongradienten som genereras i det inre membranet Mitochondrial.

Källa: Användare: Rozzychan [CC BY-SA 2.5 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/2.5)]]

Detta transportsystem består av olika komponenter som finns i minst två oxidationstillstånd. Var och en av dem reduceras effektivt och reoxyd under rörelsen av elektroner från NADH eller FADH2 till O2.

NAD+ och FAD -koenzymer reduceras i fettsyraoxidationsvägar och citronsyrcykeln som ett resultat av oxidationen av olika substrat. Därefter oxideras dessa koenzymer i den elektroniska transportkedjan.

Så att det elektroniska transportsystemet består av en sekvens av oxidreduktionsreaktioner som är anslutna till varandra.

[TOC]

Kedjekomponenter

Beroende på typ av organisme kan 3 till 6 komponenter observeras utgöra elektrontransportkedjan. Elektrontransportprocessen och ATP -syntesen genom oxidativ fosforylering är processer som förekommer i ett membran.

När det gäller prokaryota celler (aeroba bakterier) inträffar dessa processer associerade med plasmamembranet. I eukaryotceller förekommer det i mitokondriellt membran, så elektrontransportkomponenterna finns i den inre delen av membranet.

https: // giphy.com/gifs/htksBbedQUK9Z7CO5E

Elektroner överförs gradvis genom fyra komplex som utgör den elektroniska transportkedjan.

Varje komplex har flera proteinkomponenter associerade med protesgrupper (icke -aminosyrakomponenter i konjugatproteiner) redox, som gör att deras reduktionspotential kan öka.

Dessutom består detta transportsystem av olika molekylära arter såsom flavoprotein; koenzym som också kallas ubiquinona (COQ eller UQ); olika cytokromer såsom cytokrom B, C, C1, A och A3; Proteiner med Fe-S- och proteinstrupper kopplade till CU. Dessa molekyler är kopplade till membranet, med undantag av cytokrom c.

Komplex i

https: // giphy.com/gifs/rlf1rl9gdc6356sj6w

I-komplexet som kallas NADH-koenzym quinona oxidortaduase, eller NADH dehydrogenas, består av cirka 45 polypeptidkedjor och innehåller en mononukleotidflavinmolekyl (FMN) och åtta till nio Fe-S-grupper Fe-S. Som namnet antyder överför detta komplex ett par elektroner från NADH -koenzymet till COQ.

Funktionen av NADH -dehydrogenaskomplexet börjar med föreningen av NADH till nämnda komplex på sidan av den inre mitokondriella membranmatrisen. Elektronerna transporteras sedan från NADH till FMN. Därefter passerar elektroner från den reducerade flavinet (FMNH2) till Fe-S-proteiner.

FMNH2 fungerar som en slags bro mellan NADH och Fe-S-proteinerna, eftersom den senare bara kan överföra en enda elektron, medan NADH-koenzymet överför två, så att flavinerna gör denna överföring av en enda elektron tack vare dess redox av semi -cynon.

Kan tjäna dig: monocytopoiesis: stadier, egenskaper, reglering

Slutligen överförs elektronerna från Fe-S-grupperingarna till koenzymet Q, som är en mobil elektrontransportör med en isoprenidsvans som gör den hydrofob som gör det möjligt att korsa mitten av mitokondriell membran.

Komplex II

II -komplexet, som är bättre känt som succinatdehydrogenas, är ett integrerat protein av det inre membranet mitokondri och är ett enzym som ingriper i citronsyracykeln.

Detta komplex består av två hydrofila underenheter och två hydrofoba med hemo B-grupper som tillhandahåller CoQ-bindningsstället, utöver ett flavoprotein och ett protein med Fe-S.

I citronsyracykeln (Krebs eller trikarboxylsyrcykel) omvandlas succinat till fumarat genom succinat dehydrogenas, vilket reducerar koenzymet till FADH2. Från detta sista koenzym överförs elektroner till FE-S-centra som i sin tur överför dem till Coq.

Under reaktionerna från denna elektronöverföring är standard redoxpotentialen mycket låg, vilket förhindrar att den nödvändiga fria energin släpps för att syntetisera ATP.

Detta innebär att komplex II är det enda komplexet i elektrontransportkedjan som inte kan tillhandahålla energi för ATP -syntes. Detta komplex är emellertid nyckeln i processen, eftersom det överför elektroner från FADH2 till resten av kedjan.

Komplex III

https: // giphy.com/gifs/cjg0raiuizjds2hkyu

III -komplexet, cytokromkomplexet BC1 eller COQ -cytokrom C -reduktas överför elektronerna från det reducerade koenzymet till cytokrom C. Denna överföring sker genom en enda redoxväg, som kallas Q -cykeln.

Detta komplex består av ett protein med Fe-S och tre olika cytokromer, där järnatomen som ligger i hemo-gruppen varierar cykliskt mellan de reducerade tillstånden (Fe2+) och oxiderad (Fe3+).

Cytokromer är hemoproteiner av elektronisk transport, som har redoxaktivitet. De finns i alla organismer, med undantag för vissa obligatoriska anaerober.

Dessa proteiner har hemogrupper som växlar mellan två oxidationstillstånd (Fe2+ och Fe3+). Cytokrom C är en mobil elektrontransportör som är svagt associerad med det inre membranet i mitokondrier.

De cytokromer som finns i detta komplex är cytokromer B, C och A, de 3 är aktiva redoxproteiner med grupper Vi har olika egenskaper, som växlar deras oxidationstillstånd mellan Fe2+ och Fe3+.

Cytokrom C är ett perifert membranprotein som fungerar som en "skyttel" av elektron med cytokrom C1 och med IV -komplexet.

IV -komplex

Cytokrom C och O2 är de slutliga receptorerna för elektroner härrörande från oxidation av organiskt material, så IV eller cytokrom C -oxidas -komplex är terminalenzymet i den elektroniska transportprocessen. Detta accepterar elektroner från cytokrom C och överför dem till O2 -reduktion.

Den komplexa funktionen är att katalysera oxidationer av en elektron av de fyra på varandra följande molekylerna av reducerad cytokrom C, det vill säga, samtidigt reducerar fyra elektroner av en O2 -molekyl, vilket slutligen producerar två H2O -molekyler.

Kan tjäna dig: epitelbeläggningsvävnad

Elektrontransportsekvens

Elektronerna överförs från komplexen I och II till komplexet III tack vare koenzymet Q, och därifrån passerar de till IV -komplexet genom cytokrom c. När elektronerna passerar genom dessa fyra komplex ökar reduktionspotentialen och frigör energi, som sedan används för ATP -syntes.

Totalt orsakar överföring av ett par elektroner translokation av 10 protoner genom membranet; fyra i komplex I och IV och två av komplexa III.

Nadh descidrogenasa

Detta enzym katalyserar oxidationen av NADH -koenzymet av koenzymet som. Elektronerna flyttar från NADH till FMN som är fäst vid den hydrofila svansen i komplexet i. FE-S-grupperingar överför till elektroner åt gången. Dessa Fe-S-grupper reduceras till Coq, som är inbäddad i membranet, till ubiquinol (reducerad COQ).

Under överföringen av elektroner till COQ överförs fyra protoner i sin tur genom det inre membranet, till det intermembranala utrymmet. Mekanismen genom vilken dessa protoner translokeras involverar protein beläget i den hydrofoba svansen i komplexet i.

Elektronöverföringsprocessen i detta steg släpper ut fri energi, särskilt -16,6 kcal/mol.

Coq-Citocromo C-reduktas och Q-cykeln

Koenzymet som oxideras av cytokrom C, i en reaktion katalyserad av detta koenzym. Oxidationen av ubikinolen (reducerad COQ) förekommer på en viss plats i komplexet (QO eller oxidationsstället) i det mitokondriella membranet och överför två elektroner, en till proteinet med Fe-S-grupperna och en annan till hemo-grupperna.

I Q -cykeln producerar oxidationen av COQ halvikinon, där elektronerna överförs till Hemo B1- och BH -grupperna. Medan denna elektronöverföring inträffar oxiderar en andra COQ på QO -webbplatsen och upprepar cykeln.

Denna cykel orsakar överföring av två elektroner och i sin tur translokation av fyra protoner till det intermembranala utrymmet, med frisättningen av -10,64 kcal/mol fri energi.

Citokrom c -oxidas

Detta enzym (komplex IV) katalyserar oxidationen av cytokrom C (reducerad) med O2, som är den slutliga elektroniska acceptorn. Denna överföring producerar en H2O -molekyl för varje par av elektroner som överförs utöver translokation av protoner genom membranet.

Elektronerna flyttar från en till en, från den reducerade cytokromen C till ett par CuA -joner, sedan passerar de till en hemo en grupp och når slutligen det binuclear centrum för komplexet som innehåller Cub och Hemo A3 -joner, där överföringen av fyra elektroner förekommer till syre.

I IV -komplexet överför elementen elektronerna hos en efter en, så att O2 gradvis reduceras, så att frisättningen av vissa toxiska föreningar såsom superoxid, väteperoxid eller hydroxylradikaler inte inträffar.

Energin som släpps i detta skede motsvarar -32 kcal/mol. Den elektrokemiska lutningen som genererades under överföringsprocessen och energiförändringarna (ΔE) orsakade av ett par elektroner när de passerar genom de fyra komplexen, motsvarar, i varje steg, till den fria energi som krävs för produktion av en ATP -molekyl.

Kan tjäna dig: Membranfoldningsteori

Stor dehydrogenas

Som nämnts har detta komplex den enda men viktiga funktionen att introducera FADH2 -elektronerna från citronsyran till elektrontransportkedjan.

Detta enzym katalyserar oxidationen av FADH2 -koenzymet av koenzymet Q (oxiderad). I citronsyracykeln när succinat till fumarat överförs två elektroner och två protoner till modet. Därefter överför FADH2 dessa elektroner tills COQ genom komplexets Fe-S-centra.

Slutligen, från Coq överförs elektronerna till det komplexa III, enligt stegen som beskrivs ovan.

Kedjekomplexen är oberoende

De fyra komplexen som utgör den elektroniska transportkedjan är oberoende, det vill säga de är oberoende och arbetar i det inre membranet i mitokondri, och rörelsen för var och en av dem i membranet beror inte eller är kopplade till de andra komplexen.

I- och II -komplexen rör sig i membranet genom att överföra sina elektroner till COQ som också sprider sig i membranet och överför dem till komplex III, varifrån elektroner passerar till cytokrom C som också är mobil i membranet och avsätter elektroner i IV -komplexet.

Elektroniska transportkedjorhämmare

I den elektroniska transportkedjan agerar vissa specifika hämmare i sin process. Rothenone är en vanligt använt insektsmedel som är stökiometriskt förenad med komplex I, och undviker minskning av COQ.

Vissa barbiturater skriver läkemedel som piericidin och amytal, hämmar det komplexa I, som stör överföringen av elektroner från Fe-S-grupperna till COQ.

I komplex II verkar vissa föreningar såsom den loiltrifluoroaceton och malonat som konkurrenshämmare med succinat, undvika deras oxidation och i sin tur överföring av elektroner till modet.

Vissa antibiotika såsom myxotiazol och stigmatellin, binder till Q-platsen för COQ och hämmar överföringen av elektroner från koenzymet Q till Fe-S-centren för proteinerna.

Cyanid, azida (N3-), svavelsyra och kolmonoxid hämmar IV-komplexet. Dessa föreningar binder till hemogrupper och undviker överföring av elektroner till komplexa eller syre (O2) binuclear center (O2).

När elektrontransportkedjan hämmas stoppas energiproduktionen på grund av oxidativ fosforylering, vilket orsakar allvarliga skador och till och med organismens död.

Referenser

1. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, m., Roberts, K. & Walter, s. (2004). Essential Cell Biology. New York: Garland Science. 2: e upplagan.
2. Cooper, g. M., Hausman, r. OCH. & Wright, n. (2010). Cellen. (PP. 397-402). Ed. Marbán.
3. Devlin, t. M. (1992). Lärobok för biokemi: Med kliniska korrelationer. John Wiley & Sons, Inc.
4. Garrett, R. H., & Grisham, c. M. (2008). Biokemi. Ed. Thomson Brooks/Cole.
5. Rawn, j. D. (1989). Biokemi (nej. 577.1 rå). Ed. Interamerikansk-mcgraw-hill
6. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokemi. Ed. Pan -amerikansk medicin.