Цепь переноса электронов
-
Цепь переноса электронов
- Переносит электроны от доноров к акцепторам через окислительно-восстановительные реакции
- Связывает перенос электронов с переносом протонов через мембрану
- Энергия реакций создает электрохимический протонный градиент
-
Аэробное и анаэробное дыхание
- Аэробное дыхание завершается кислородом, анаэробное — другими акцепторами
- Окислительно-восстановительные реакции протекают за счет разницы в свободной энергии Гиббса
-
Митохондриальная цепь переноса электронов
- Находится на внутренней мембране митохондрий
- Использует энергию кислорода и восстановленных соединений для перекачки протонов
- Состоит из четырех комплексов: I, II, III, IV
-
Комплекс I
- Принимает электроны от NADH и передает их убихинону
- Перекачивает четыре протона через мембрану
- Является основным местом образования супероксида
-
Комплекс II
- Принимает электроны от сукцината и передает их убихинону через FAD
- Не перекачивает протоны через мембрану
-
Комплекс III
- Переносит электроны от убихинона к цитохрому с
- Образует протонный градиент за счет асимметричного поглощения/высвобождения протонов
- Может отдавать электроны кислороду, образуя супероксид
-
Комплекс IV
- Переносит электроны от цитохрома с к кислороду, образуя воду
- Удаляет восемь протонов из митохондриального матрикса
-
Окислительное фосфорилирование
- Связано с градиентом протонов через мембрану митохондрий
- АТФ-синтаза использует протонный градиент для синтеза АТФ
- АТФ-синтаза состоит из субъединиц a, b и c
-
Протонный насос и окислительное фосфорилирование
- Протоны перемещаются к с-субъединицам, количество которых определяет количество протонов для полного оборота.
- После расщепления с-субъединиц протоны попадают в матрицу через канал a-субъединицы.
- Свободная энергия используется для синтеза АТФ.
-
Обратный поток электронов
- Обратный поток электронов требует значительного количества энергии.
- NAD+ может быть восстановлен до NADH комплексом I.
- Обратный поток электронов может быть индуцирован блокадой АТФ-синтазы.
-
Прокариотические цепи переноса электронов
- У эукариот NADH является основным донором электронов.
- У прокариот существует несколько доноров и акцепторов электронов.
- Бактерии могут использовать несколько цепей переноса электронов одновременно.
-
Доноры электронов
- Органические молекулы являются наиболее распространенными донорами электронов.
- Неорганические доноры включают водород, монооксид углерода и аммиак.
- Литотрофы могут превосходить органотрофов и фототрофов в биосфере.
-
Дегидрогеназы и хиноны
- Дегидрогеназы могут быть NADH-дегидрогеназой или сукцинатдегидрогеназой.
- Хиноны, такие как убихинон, переносят электроны между комплексами.
- Различные хиноны используются из-за небольших изменений окислительно-восстановительных потенциалов.
-
Протонные насосы и переносчики электронов
- Протонные насосы создают градиент протонов через мембрану.
- Цитохромы являются водорастворимыми переносчиками электронов.
- Электроны могут поступать в цепь переноса электронов на уровне цитохрома или хинона.
-
Акцепторы электронов и терминальные оксидазы
- Существует множество различных акцепторов электронов, включая кислород и органические молекулы.
- Аэробные бактерии используют кислород в качестве конечного акцептора.
- В анаэробных средах используются различные акцепторы, включая нитраты и нитриты.
-
Использование акцепторов кишечной палочкой
- Кишечная палочка может использовать различные акцепторы, такие как фумаратредуктаза, нитратредуктаза, нитритредуктаза, ДМСО-редуктаза или триметиламин-N-оксидредуктаза.
- Выбор акцептора зависит от наличия этих веществ в окружающей среде.
-
Индуцирование терминальных оксидаз и редуктаз
- Большинство терминальных оксидаз и редуктаз поддаются индуцированию.
- Они синтезируются организмом по мере необходимости в ответ на конкретные условия окружающей среды.
-
Фотосинтетическое фосфорилирование
- При фотосинтетическом фосфорилировании энергия солнечного света используется для создания высокоэнергетического донора электронов.
- Этот донор электронов восстанавливает окисленные компоненты и присоединяется к синтезу АТФ через транслокацию протонов по цепи переноса электронов.
-
Фотосинтетические цепи переноса электронов
- Фотосинтетические цепи переноса электронов, такие как митохондриальная цепь, можно рассматривать как частный случай бактериальных систем.
- Они используют подвижные, жирорастворимые хиноновые носители (филлохинон и пластохинон) и подвижные, водорастворимые носители (цитохромы).
- Они также содержат протонный насос, напоминающий митохондриальный комплекс III.
-
Теория симбиогенеза
- Общепринятая теория симбиогенеза предполагает, что обе органеллы произошли от бактерий.
-
Дополнительные ресурсы
- Ссылки на внешние ресурсы, такие как Академия Хана и Национальная медицинская библиотека.
- Упоминание необычных ETC, таких как Geobacter sulfurreducens и кабельные бактерии.