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

4 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

30863. Физиология надпочечников 43.5 KB
  Они представляют собой разные по структуре и функциям образования выделяющие отличающиеся по своему действию гормоны. Гормоны коры надпочечников делятся на три группы: 1 минералокортикоиды 2 глюкокортикоиды 3 половые гормоны Минералокортикоиды. Эти гормоны участвуют в регуляции минерального обмена: и в первую очередь уровня натрия и калия в плазме крови. Альдостерон как и другие стероидные гормоны вызывает индукцию синтеза специфических белков.
30864. Эндокринная функция поджелудочной железы 33.5 KB
  Эффекты инсулина Инсулин оказывает влияние на все виды обмена веществ он способствует анаболическим синтез процессам усиливает синтез гликогена жиров белков тормозит эффекты гормонов обладающих катоболическим действием катехоламины глюкокортикоиды глюкогон и др Эффекты инсулина по скорости реализации делят на четыре группы 1 очень быстрые через несколько секунд 1.очень медленные эффекты от часов до суток активация митогенеза и размножения клеток Действие...
30865. Женские половые железы 27 KB
  Стероидные гормоны: а Андрогены тестостерон андростерон б Эстрогены эстрон эстриол эстрадиол в Прогестерон 2. Эстрогены в женском организме в значительных количествах вырабатываютя клетками гранулеза фоликулов у мужчин в незначительном количествеклетками Сертоли представлены в основном эстрадиолом в меньшем количестве синтезируется эстрон. Эстрогены участвуют 1 в формировании полового поведения 2 в овогенезе3 в процессе оплодотворения и имплантации оплодотворенной яйцеклетки в слизистую матки 4 в развитии и...
30866. Мужские половые железы 27 KB
  Мужские половые железы Половые гормоны вырабатываются в гонадах половых железах: у мужчин в семенниках у женщин в яичниках. Половые гормоны необходимы для полового созревания и развития вторичных половых признаков. половые гормоны различаются по химическому строению: 1. Пептидные гормоны: а мужские ингибин б женские релаксин В норме в организме обеих полов образуются и мужские и женские половые гормоны.
30867. Эндокринная функция эпифиза, тимуса, почек и сердца 29.5 KB
  Тимозин способствует повышению реактивности организма стимулирует эритро и лимфопоэз. Повышение увеличение растяжения подавляет секрецию ренина снижение уменьшение растяжения стимулирует. Повышение концетрации натрия стимулирует секрецию ренина понижение тормозит.Активация симпатических влияний н на ЮГК стимулирует секрецию ренина.
30868. Понятие о крови 29.5 KB
  Понятие о крови Кровь это жидкая ткань относится к соединительной ткани. Представление о крови как системе создал наш соотечественник Г. Система крови включает: а периферическую кровь б органы кроветворения в органы кроверазрушения г депо крови Функции крови: 1. Регуляторная заключается в транспорте гормонов и других биологически активных веществ 5 Поддержание гомеостаза 6 Обеспечение креаторных связей Объем крови 68 от массы тела 46 литров .
30869. Общая характеристика форменных элементов крови и их роль в организме. Гемопоэз, механизм и регуляция образования форменных элементов крови. Лейкоциты 60 KB
  С помощью лейкоцитов обеспечивается мощный тканевой и кровяной барьеры против микробной вирусной и паразитарной инфекции. Морфологической особенностью лейкоцитов отличающей их от других форменных элементов крови является наличие ядра различного по размерам и степени дифференцировки у разных видов. Агранулоциты: а лимфоциты б моноциты Время жизни большинства лейкоцитов невелико: от нескольких часов до нескольких суток. Тканевые за пределами сосудистого русла основное состояние лейкоцитов.
30870. Виды иммунитета 77 KB
  Клетки моноцитарномакрофагальной системы. За счет компонента С5 комплекс прикрепляется адгезия к мембране клеткимишени поверхности микробов клетками инфицированными вирусами. К ним принадлежат все гранулоциты: полиморфноядерные нейтрофилы эозинофилы базофилы тучные клетки таким термином обозначают клетки перешедшие в ткань. Клетки макрофагальномоноцитарной системы.
30871. Эритроциты 35 KB
  Функции эритроцитов: 1. Эритрон Эритрон часть системы крови обеспечивающая поддержание постоянства количества эритроцитов. В эритрон входят: а эритороидный ряд красного косного мозга б ретикулоциты и эритроциты в органы разрушения эритроцитов г продукты распада эритроцитов д Эритропоэтины вырабатываются почками печенью а также продукты распада эритроцитов Эритрокинетика Эритрокинетика это процессы направленные на образование и разрушение эритроцитов. Продолжительность жизни эритроцитов 120 дней.