81452

Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. Строение митохондрий и структурная организация дыхательной цепи. Трансмембранный электрохимический потенциал

Доклад

Биология и генетика

Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счёт энергии переноса электронов по ЦПЭ называют окислительным фосфорилированием. В совокупности электрический и концентрационный градиенты составляют электрохимический потенциал ΔμН источник энергии для синтеза АТФ. Энергия электрохимического потенциала ∆μH используется для синтеза АТФ если протоны возвращаются в матрикс через ионные каналы АТФсинтазы. Строение АТФсинтазы и синтез АТФ АТФсинтаза НАТФаза интегральный белок внутренней мембраны митохондрий.

Русский

2015-02-20

107.79 KB

3 чел.

Окислительное фосфорилирование, коэффициент Р/О. Строение митохондрий и структурная организация дыхательной цепи. Трансмембранный электрохимический потенциал.

Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счёт энергии переноса электронов по ЦПЭ называют окислительным фосфорилированием.

Протонный градиент и электрохимический потенциал Перенос электронов по дыхательной цепи от NADH к кислороду сопровождается выкачиванием протонов из матрикса митохондрий через внутреннюю мембрану в межмембранное пространство. На эту работу затрачивается часть энергии электронов, переносимых по ЦПЭ.

Протоны, перенесённые из матрикса в межмембранное пространство, не могут вернуться обратно в матрикс, так как внутренняя мембрана непроницаема для протонов. Таким образом, создаётся протонный градиент, при котором концентрация протонов в межмембранном пространстве больше, а рН меньше, чем в матриксе. Кроме того, каждый протон несёт положительный заряд, и вследствие этого появляется разность потенциалов по обе стороны мембраны: отрицательный заряд на внутренней стороне и положительный - на внешней. В совокупности электрический и концентрационный градиенты составляют электрохимический потенциал ΔμН+ - источник энергии для синтеза АТФ. Так как наиболее активный транспорт протонов в межмембранное пространство, необходимый для образования ΔμН+, происходит на участках ЦПЭ, соответствующих расположению комплексов I, III и IV, эти участки называют пунктами сопряжения дыхания и фосфорилирования. Механизм транспорта протонов через митохондриальную мембрану в пунктах сопряжения недостаточно ясен. Однако установлено, что важную роль в этом процессе играет KoQ. Наиболее детально механизм переноса протонов при участии KoQ изучен на уровне комплекса III. KoQ переносит электроны от комплекса I к комплексу III и протоны из матрикса в межмембранное пространство, совершая своеобразные циклические превращения, называемые Q-циклами. Донором электронов для комплекса III служит восстановленный убихинон (QH2), а акцептором - цитохром с. Цитохром с находится с внешней стороны внутренней мембраны митохондрий; там же располагается активный центр цитохрома с1 с которого электроны переносятся на цитохром с. В мембране существует стационарный общий фонд Q/QH2, из которого каждая молекула QH2 в одном цикле обеспечивает перенос протонов из матрикса в межмембранное пространство и электронов, которые в конечном итоге поступают на кислород. На работу, совершаемую при выкачивании протонов, расходуется часть свободной энергии, которая освобождается при переносе электронов по градиенту редокс-потенциала. Энергия электрохимического потенциала (∆μH+) используется для синтеза АТФ, если протоны возвращаются в матрикс через ионные каналы АТФ-синтазы.

Строение АТФ-синтазы и синтез АТФ АТФ-синтаза (Н+-АТФ-аза) - интегральный белок внутренней мембраны митохондрий. Он расположен в непосредственной близости к дыхательной цепи. АТФ-синтаза состоит из 2 белковых комплексов, обозначаемых как F0 и F1.Гидрофобный комплекс F0 погружён в мембрану. Он служит основанием, которое фиксирует АТФ-синтазу в мембране. Комплекс F0 состоит из нескольких субъединиц, образующих канал, по которому протоны переносятся в матрикс. Комплекс F1 выступает в митохондриальный матрикс. Он состоит из 9 субъединиц (Зα, 3β, γ, ε, δ). Субъединицы уложены попарно, образуя "головку"; между α- и β-субъединицами располагаются 3 активных центра, в которых происходит синтез АТФ; γ-, ε-, δ- субъединицы связывают комплекс F1 с F0.

Повышение концентрации протонов в межмембранном пространстве активирует АТФ-синтазу. Электрохимический потенциал ΔμH+ заставляет протоны двигаться по каналу АТФ-синтазы в матрикс. Параллельно под действием ΔμH+ происходят конформационные изменения в парах α, β-субъединиц белка F1, в результате чего из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ. Электрохимический потенциал, генерируемый в каждом из 3 пунктов сопряжения в ЦПЭ, используют для синтеза одной молекулы АТФ.

Коэффициент окислительного фосфорилирования Окисление молекулы NADH в ЦПЭ сопровождается образованием 3 молекул АТФ; электроны от FAD-зависимых дегидрогеназ поступают в ЦПЭ на KoQ, минуя первый пункт сопряжения. Поэтому образуются только 2 молекулы АТФ. Отношение количества фосфорной кислоты (Р), использованной на фосфорилирование АДФ, к атому кислорода (О), поглощённого в процессе дыхания, называют коэффициентом окислительного фосфорилирования и обозначают Р/О. Следовательно, для NADH Р/О = 3, для сукцината Р/О - 2. Эти величины отражают теоретический максимум синтеза АТФ, фактически эта величина меньше.

Каждая митохондрия окружена оболочкой, состоящей из двух мембран; между ними — межмембранное пространство. Отграниченное внутренней мембраной пространство называется матриксом. В матриксе содержатся большая часть ферментов, участвующих в цикле Кребса, протекает окисление жирных кислот, располагаются митохондриальные ДНК,РНК и рибосомы. Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки — кристы, существенно увеличивающие площадь ее поверхности. Наружная мембрана митохондрий имеет маленькие отверстия, образованные специальными белками, через которые могут проникать небольшие молекулы и ионы. Внутренняя мембрана таких отверстий не имеет; на ней, на стороне, обращенной к матриксу, располагаются особые молекулы АТФ-синтазы, состоящие из головки, ножки и основания. При прохождении через них протонов происходит синтез АТФ. В основании частиц, заполняя собой всю толщу мембраны, располагаются компоненты дыхательной цепи. Наружная и внутренняя мембраны в некоторых местах соприкасаются, там находится специальный белок-рецептор, способствующий транспорту митохондриальных белков, закодированных в ядре, в матрикс митохондрии.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59065. Оспівуючи душу... Бінарний урок позакласного читання із зарубіжної та української літератури за творчістю світових митців 45.5 KB
  Мета: зацікавити учнів у вивченні творів світової літератури; розвивати навички виразного читання, уміння аналізувати прозові та поетичні твори, критичне мислення і творчі здібності, усне та писемне звязне мовлення...
59066. Урок за поемою І. Франка Мойсей. Ось де ваш обітований край... 62.5 KB
  Мета: розкрити образ Бога в поемі як силу яка цілеспрямовує запобігає хаосу в душі людини та суспільстві; показати в образі Мойсея внутрішню боротьбу духовного з матеріалістично-корисливим що уособлене в образі Азазеля; спрямувати дітей до вищих духовних цінностей які концентруються в Богові...
59067. Перший раз у перший клас. Вручення підручників першокласникам 36 KB
  Вручення підручників першокласникам Дійові особи: Учениця-старшокласниця учень-старшокласник Листоноша Лисичка Вовчик Буквар Математика. Учениця Добрий день любі малята Для нас зміна ви завзята. Учениця Я вважаю що якраз Дарувати книги час. Учениця Ти Лисичко неправа.
59068. Побудова симетричних малюнків у графічному редакторі 28.5 KB
  Подолання вершини Снігова лавина 7 балів. Вчитель говорить: Дорогий альпіністе Якщо ти набрав більше 9 балів ти зійшов на вершину. Молодець Якщо набрав 9 балів подолав другу вершину. Якщо у тебе 7 балів ти зійшов на першу вершину.
59069. Повість Ясунарі Кавабата. Тисяча журавлів 63.5 KB
  Особливо виразно це виявилося у творах Ясунарі Кавабата 18991972. Недарма древня столиця Японії Кіото незмінно знаходиться у центрі художньої оповіді Ясунарі Кавабата. Ясунарі Кавабата один із визначних прозаїків XX століття якому в 1968 році була вручена Нобелівська премія за письменницьке мистецтво...
59070. Вистава на чотири дії. Повернуте право 42.5 KB
  З іншого боку шкутильгає хвора книга Українська мова. Українська мова. Привіт ровеснице Українська мова.
59071. Повторення вивченого про спілкування і мовлення. Ситуація спілкування та її складові 30.5 KB
  Мета: поновити в памяті учнів те що відомо їм про відмінності між мовленням та види мовленнєвої діяльності про мовленнєву ситуацію; розвивати в учнів логіку мислення звязне мовлення; виконувати правила етикету.
59072. Повторення вивченого про текст. Види звязку речень у тексті (практично). Складний план готового тексту 32.5 KB
  Мета: поновити в памяті учнів відоме про мовлення його форми і текст; ознайомити учнів із видами звязку речень у тексті вчити учнів складати складний план розвивати логічне мислення мовлення виховувати любов до рідного слова.
59073. Повторення вивченого про типи і стилі мовлення 31 KB
  Про що в тексті розповідається Що в ньому описується Щодо чого наводиться в тексті роздум Чому складено оцінку Назвати відомі вам типи мовлення. Який тип мовлення є у тексті основним а який допоміжним.