በማንኛውም ህዋሳት ውስጥ ያሉ ሁሉም ባዮኬሚካላዊ ምላሾች በሃይል ወጪ ይቀጥላሉ። የመተንፈሻ ሰንሰለቱ በሚቲኮንድሪያ ውስጠኛ ሽፋን ላይ የሚገኙ እና ኤቲፒን ለመመስረት የሚያገለግሉ የተወሰኑ አወቃቀሮች ቅደም ተከተል ነው። አዴኖሲን ትሪፎስፌት ሁለንተናዊ የኃይል ምንጭ ሲሆን በራሱ ከ 80 እስከ 120 ኪ.ጂ.
ሊከማች ይችላል.
የኤሌክትሮን የመተንፈሻ ሰንሰለት - ምንድን ነው?
ኤሌክትሮኖች እና ፕሮቶኖች ለሀይል መፈጠር ትልቅ ሚና ይጫወታሉ። በ mitochondrial membrane ተቃራኒ ጎኖች ላይ እምቅ ልዩነት ይፈጥራሉ, ይህም የንጥሎች ቀጥተኛ እንቅስቃሴን ይፈጥራል - ወቅታዊ. የመተንፈሻ ሰንሰለቱ (በኤሌክትሮን ማጓጓዣ ሰንሰለት) በአዎንታዊ ኃይል የተሞሉ ቅንጣቶችን ወደ ኢንተርሜምብራን ክፍተት እና በአሉታዊ መልኩ የተከሰሱ ቅንጣቶችን ወደ ውስጠኛው ሚቶኮንድሪያል ሽፋን ውፍረት እንዲሸጋገሩ ያደርጋል።
በኃይል አፈጣጠር ውስጥ ያለው ዋና ሚና የ ATP synthase ነው። ይህ ውስብስብ ውስብስብ የፕሮቶኖች ቀጥተኛ እንቅስቃሴ ኃይልን ወደ ባዮኬሚካላዊ ቦንዶች ኃይል ይለውጠዋል። በነገራችን ላይ ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ የሆነ ስብስብ በእጽዋት ክሎሮፕላስት ውስጥ ይገኛል።
ውስብስብ እና የመተንፈሻ ሰንሰለት ኢንዛይሞች
የኤሌክትሮኖች መተላለፍ የኢንዛይም መሳሪያ ሲኖር ባዮኬሚካላዊ ምላሾች ጋር አብሮ ይመጣል። እነዚህ ባዮሎጂያዊ ንቁ ንጥረ ነገሮች፣ ብዙ ቅጂዎች ትልቅ ውስብስብ አወቃቀሮችን ይፈጥራሉ፣ ኤሌክትሮኖችን በማስተላለፍ ረገድ አስታራቂ ሆነው ያገለግላሉ።
የመተንፈሻ ሰንሰለቱ ውስብስብ ነገሮች የተከሰሱ ቅንጣቶችን የማጓጓዝ ማዕከላዊ ክፍሎች ናቸው። በጠቅላላው, በሚቲኮንድሪያ ውስጠኛ ሽፋን ውስጥ 4 እንደዚህ ያሉ ቅርጾች እና እንዲሁም ATP synthase ይገኛሉ. እነዚህ ሁሉ አወቃቀሮች በአንድ ግብ የተዋሃዱ ናቸው - ኤሌክትሮኖችን በ ETC በኩል ማስተላለፍ, የሃይድሮጂን ፕሮቶኖች ወደ ኢንተርሜምብራን ክፍተት እና በውጤቱም, የ ATP ውህደት.
ውስብስቡ የፕሮቲን ሞለኪውሎች ክምችት ሲሆን ከነዚህም ውስጥ ኢንዛይሞች፣መዋቅራዊ እና ሲግናል ፕሮቲኖች አሉ። እያንዳንዳቸው 4 ውስብስቦች የራሳቸውን ተግባር ያከናውናሉ, ለእሱ ብቻ ልዩ ናቸው. እነዚህ መዋቅሮች በ ETC ውስጥ ለየትኞቹ ተግባራት እንደሚገኙ እንይ።
እኔ ውስብስብ
የመተንፈሻ ሰንሰለቱ ኤሌክትሮኖችን በማስተላለፊያው ሚቶኮንድሪያል ሽፋን ውፍረት ውስጥ ዋናውን ሚና ይጫወታል። የሃይድሮጂን ፕሮቶኖች እና አጃቢ ኤሌክትሮኖች ምላሾች ከማዕከላዊ የኢ.ቲ.ሲ ምላሾች ውስጥ አንዱ ናቸው። የትራንስፖርት ሰንሰለት የመጀመሪያው ስብስብ የ NADH+ (በእንስሳት ውስጥ) ወይም NADPH+ (በእፅዋት ውስጥ) ሞለኪውሎችን ይወስድበታል ከዚያም አራት ሃይድሮጂን ፕሮቶኖችን ያስወግዳል። በእውነቱ ፣ በዚህ ባዮኬሚካላዊ ምላሽ ፣ ውስብስብ I እንዲሁ NADH - dehydrogenase (በማዕከላዊው ኢንዛይም ስም) ይባላል።
የዲይድሮጅኔዝስ ስብስብ ውህድ 3 አይነት የብረት-ሰልፈር ፕሮቲኖችን ያጠቃልላል።flavin mononucleotides (FMN)።
II ውስብስብ
የዚህ ውስብስብ አሰራር የሃይድሮጂን ፕሮቶኖችን ወደ ኢንተርሜምብራን ቦታ ከማስተላለፍ ጋር የተያያዘ አይደለም። የዚህ መዋቅር ዋና ተግባር ተጨማሪ ኤሌክትሮኖችን ለኤሌክትሮን ማጓጓዣ ሰንሰለት በሱኪሳይት ኦክሳይድ በኩል ማቅረብ ነው. የኮምፕሌክስ ማዕከላዊ ኢንዛይም succinate-ubiquinone oxidoreductase ነው፣ይህም ኤሌክትሮኖችን ከሱኪኒክ አሲድ እንዲወገድ እና ወደ ሊፒፊሊክ ubiquinone እንዲሸጋገር ያደርጋል።
የሃይድሮጂን ፕሮቶን እና ኤሌክትሮኖችን ለሁለተኛው ኮምፕሌክስ የሚያቀርበው FADН2 ነው። ይሁን እንጂ የፍላቪን አድኒን ዲኑክሊዮታይድ ውጤታማነት ከአናሎግዎቹ ያነሰ ነው - NADH ወይም NADPH.
ውስብስብ II ሶስት አይነት የብረት-ሰልፈር ፕሮቲኖችን እና ማዕከላዊውን ኢንዛይም ሱኩሲኔት ኦክሲዶሬክትሴስን ያጠቃልላል።
III ውስብስብ
የሚቀጥለው አካል፣ ወዘተ፣ ሳይቶክሮምስ b556፣ b560 እና ሐ1፣ እንዲሁም የብረት-ሰልፈር ፕሮቲን Riske። የሦስተኛው ውስብስብ ሥራ ሁለት ሃይድሮጂን ፕሮቶኖችን ወደ ኢንተርሜምብራን ክፍተት, እና ኤሌክትሮኖች ከሊፕፊሊክ ubiquinone ወደ ሳይቶክሮም ሲ. ከማስተላለፍ ጋር የተያያዘ ነው.
የ Riske ፕሮቲን ልዩነቱ በስብ ውስጥ መሟሟ ነው። በመተንፈሻ አካላት ሰንሰለት ውስጥ የሚገኙት የዚህ ቡድን ሌሎች ፕሮቲኖች በውሃ ውስጥ የሚሟሟ ናቸው። ይህ ባህሪ በሚቶኮንድሪያ ውስጠኛ ሽፋን ውፍረት ውስጥ ያሉትን የፕሮቲን ሞለኪውሎች አቀማመጥ ይነካል።
ሦስተኛው ውስብስብ ተግባር ubiquinone-cytochrome c-oxidoreductase።
IV ውስብስብ
እሱም የሳይቶክሮም-ኦክሳይድ ውስብስብ ነው፣ በ ETC የመጨረሻ ነጥብ ነው። የእሱ ስራ ነውኤሌክትሮን ከሳይቶክሮም ሲ ወደ ኦክሲጅን አተሞች ማስተላለፍ. በመቀጠል፣ በአሉታዊ መልኩ የተከሰሱ ኦ አተሞች ከሃይድሮጂን ፕሮቶኖች ጋር ምላሽ በመስጠት ውሃ ይፈጥራሉ። ዋናው ኢንዛይም ሳይቶክሮም ሲ-ኦክሲጅን oxidoreductase ነው።
አራተኛው ውስብስብ ሳይቶክሮም a፣ a3 እና ሁለት የመዳብ አተሞችን ያጠቃልላል። ሳይቶክሮም አ3 በኤሌክትሮን ወደ ኦክሲጅን ለማስተላለፍ ማዕከላዊ ሚና ተጫውቷል። የእነዚህ አወቃቀሮች መስተጋብር በናይትሮጅን ሲያናይድ እና በካርቦን ሞኖክሳይድ የታፈነ ሲሆን ይህም በአለም አቀፋዊ መልኩ የ ATP ውህደት እና ሞትን ያስከትላል።
Ubiquinone
Ubiquinone ቫይታሚን የሚመስል ንጥረ ነገር ነው፣ በገለባው ውፍረት ውስጥ በነፃነት የሚንቀሳቀስ የሊፕፊል ውህድ ነው። ማይቶኮንድሪያል የመተንፈሻ ሰንሰለቱ ያለዚህ መዋቅር ሊሠራ አይችልም ምክንያቱም ኤሌክትሮኖችን ከግንኙነቶች I እና II ወደ ውስብስብ III የማጓጓዝ ሃላፊነት አለበት.
Ubiquinone የቤንዞኩዊኖን መገኛ ነው። ይህ በሥዕላዊ መግለጫዎች ውስጥ ያለው መዋቅር Q በሚለው ፊደል ሊገለጽ ወይም LU (lipophilic ubiquinone) ተብሎ ሊጠራ ይችላል። የሞለኪውል ኦክሳይድ ሴሚኩዊኖን እንዲፈጠር ያደርጋል፣ ጠንካራ ኦክሳይድ ወኪል እና ለሴሉ አደገኛ ነው።
ATP synthase
በኃይል አፈጣጠር ውስጥ ያለው ዋና ሚና የ ATP synthase ነው። ይህ የእንጉዳይ መሰል መዋቅር ወደ ኬሚካላዊ ቦንዶች ሃይል ለመቀየር የፓርቲለስ (ፕሮቶን) አቅጣጫ እንቅስቃሴ ሃይልን ይጠቀማል።
በመላው ኢ.ቲ.ሲ ዋናው ሂደት ኦክሳይድ ነው። የመተንፈሻ ሰንሰለቱ ኤሌክትሮኖች በሚቲኮንድሪያል ሽፋን ውፍረት እና በማትሪክስ ውስጥ እንዲከማቹ ኃላፊነት አለበት. በተመሳሳይ ጊዜውስብስቦች I፣ III እና IV ሃይድሮጂን ፕሮቶኖችን ወደ ኢንተርሜምብራን ቦታ ያፈሳሉ። በሽፋኑ ጎኖች ላይ ያለው የክፍያ ልዩነት በ ATP synthase በኩል ወደ ፕሮቶኖች ቀጥተኛ እንቅስቃሴ ይመራል። ስለዚህ ኤች + ወደ ማትሪክስ ውስጥ ገብተው ኤሌክትሮኖችን (ከኦክሲጅን ጋር የተያያዙ) ይገናኙ እና ለሴሉ - ውሃ ገለልተኛ የሆነ ንጥረ ነገር ይፍጠሩ.
ATP synthase F0 እና F1 ንዑስ ክፍሎችን ያቀፈ ሲሆን እነዚህም በአንድ ላይ የራውተር ሞለኪውል ይፈጥራሉ። F1 በሶስት አልፋ እና ሶስት የቅድመ-ይሁንታ ንዑስ ክፍሎች የተሰራ ነው፣ እነሱም በአንድ ላይ ቻናል ይመሰርታሉ። ይህ ቻናል ልክ እንደ ሃይድሮጂን ፕሮቶኖች ተመሳሳይ የሆነ ዲያሜትር አለው። አዎንታዊ ቻርጅ የተደረገባቸው ቅንጣቶች በATP synthase ውስጥ ሲያልፉ የF0 የሞለኪውል መሪ በዘንግ ዙሪያ 360 ዲግሪዎች ይሽከረከራሉ። በዚህ ጊዜ የፎስፈረስ ቅሪቶች ከኤኤምፒ ወይም ከኤዲፒ (አዴኖሲን ሞኖ እና ዲፎስፌት) ጋር ተያይዘው የሚመጡት ከፍተኛ የሃይል ቦንድ በመጠቀም ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል ይይዛል።
ATP synthases በሰውነት ውስጥ በሚቶኮንድሪያ ውስጥ ብቻ ሳይሆን ይገኛሉ። በእጽዋት ውስጥ እነዚህ ውስብስቦች በቫኩዩል ሽፋን (ቶኖፕላስት) እንዲሁም በክሎሮፕላስት ቲላኮይድ ላይ ይገኛሉ።
እንዲሁም ATPases በእንስሳትና በእጽዋት ሴሎች ውስጥ ይገኛሉ። ከ ATP synthases ጋር ተመሳሳይ መዋቅር አላቸው፣ ነገር ግን ተግባራቸው የፎስፈረስ ቅሪቶችን በሃይል ወጪ ለማስወገድ ያለመ ነው።
የመተንፈሻ ሰንሰለት ባዮሎጂያዊ ትርጉም
በመጀመሪያ የኢቲሲ ግብረመልሶች የመጨረሻ ውጤት ሜታቦሊክ ውሃ (በቀን 300-400 ሚሊ ሊትር) ይባላል። በሁለተኛ ደረጃ, ኤቲፒ የተቀናጀ እና ጉልበት በዚህ ሞለኪውል ባዮኬሚካላዊ ቦንዶች ውስጥ ይከማቻል. 40-60 በቀን ይዋሃዳሉኪ.ግ የአዴኖሲን ትራይፎስፌት እና ተመሳሳይ መጠን በሴል ኢንዛይም ግብረመልሶች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. የአንድ ATP ሞለኪውል ህይወት 1 ደቂቃ ነው, ስለዚህ የመተንፈሻ ሰንሰለቱ ያለችግር, ግልጽ እና ያለምንም ስህተት መስራት አለበት. አለበለዚያ ህዋሱ ይሞታል።
Mitochondria የማንኛውም ሕዋስ የኃይል ማደያዎች ተደርገው ይወሰዳሉ። ቁጥራቸው ለተወሰኑ ተግባራት አስፈላጊ በሆነው የኃይል ፍጆታ ላይ የተመሰረተ ነው. ለምሳሌ በነርቭ ሴሎች ውስጥ እስከ 1000 ሚቶኮንድሪያ ሊቆጠር ይችላል ይህም ብዙ ጊዜ ሲናፕቲክ ፕላክ ተብሎ በሚጠራው ውስጥ ክላስተር ይፈጥራል።
በእፅዋት እና በእንስሳት ውስጥ የመተንፈሻ ሰንሰለት ልዩነቶች
በእፅዋት ውስጥ ክሎሮፕላስት የሕዋስ ተጨማሪ "የኃይል ጣቢያ" ነው። ATP synthases በተጨማሪም በእነዚህ የአካል ክፍሎች ውስጠኛ ሽፋን ላይ ይገኛሉ፣ እና ይህ ከእንስሳት ሴሎች የበለጠ ጥቅም ነው።
ተክሎች ከፍተኛ መጠን ያለው የካርቦን ሞኖክሳይድ፣ናይትሮጅን እና ሳይአንዲድን በኢ.ቲ.ሲ.ሲያንይድ ተከላካይ በሆነ መንገድ መትረፍ ይችላሉ። ስለዚህ የመተንፈሻ ሰንሰለቱ በ ubiquinone ያበቃል, ኤሌክትሮኖች ወዲያውኑ ወደ ኦክሲጅን አተሞች ይተላለፋሉ. በውጤቱም, አነስተኛ ATP የተዋሃደ ነው, ነገር ግን ተክሉን ከአሉታዊ ሁኔታዎች ሊተርፍ ይችላል. በእንደዚህ ዓይነት ሁኔታዎች ውስጥ ያሉ እንስሳት ለረጅም ጊዜ መጋለጥ ይሞታሉ።
በኤሌክትሮን የሚተላለፉ የATP ምርት መጠንን በመጠቀም የNAD፣ FAD እና የሳያንይድ ተከላካይ መንገዱን ውጤታማነት ማወዳደር ይችላሉ።
- ከNAD ወይም NADP ጋር፣ 3 ATP ሞለኪውሎች ተፈጥረዋል፤
- FAD 2 ATP ሞለኪውሎች ያመነጫል፤
- ሳይያናይይድ የሚቋቋም መንገድ 1 ATP ሞለኪውል ያመነጫል።
የETC
የዝግመተ ለውጥ እሴት
ለሁሉም eukaryotic organisms አንዱ ዋና የኃይል ምንጭ የመተንፈሻ ሰንሰለት ነው። በሴል ውስጥ ያለው የ ATP ውህደት ባዮኬሚስትሪ በሁለት ዓይነቶች ይከፈላል- substrate phosphorylation እና oxidative phosphorylation. ETC ለሁለተኛው ዓይነት የኢነርጂ ውህደት ጥቅም ላይ ይውላል፣ ማለትም በዳግም ምላሾች ምክንያት።
በፕሮካርዮቲክ ፍጥረታት ውስጥ፣ ኤቲፒ የሚፈጠረው በግሉኮሊሲስ ደረጃ ላይ ባለው substrate phosphorylation ሂደት ውስጥ ብቻ ነው። ስድስት-ካርቦን ስኳር (በዋነኝነት ግሉኮስ) በምላሾች ዑደት ውስጥ ይሳተፋሉ, እና በውጤቱ ላይ ሴሉ 2 ATP ሞለኪውሎች ይቀበላል. በ eukaryotes ውስጥ 36 የኤቲፒ ሞለኪውሎች በኦክሳይድ ፎስፈረስላይዜሽን ሂደት ውስጥ ስለሚፈጠሩ ይህ ዓይነቱ የኢነርጂ ውህደት እጅግ ጥንታዊ ነው ተብሎ ይታሰባል።
ነገር ግን ይህ ማለት ዘመናዊ እፅዋትና እንስሳት ፎስፈረስን የመቀባት አቅም አጥተዋል ማለት አይደለም። ይህ ዓይነቱ የኤቲፒ ውህደት በሴል ውስጥ ከሦስቱ የኃይል ማግኛ ደረጃዎች ውስጥ አንዱ ብቻ ሆኗል።
በ eukaryotes ውስጥ የሚገኘው ግሊኮሊሲስ በሴል ሳይቶፕላዝም ውስጥ ይከሰታል። ግሉኮስን ወደ ሁለት የፒሩቪክ አሲድ ሞለኪውሎች ከ 2 የ ATP ሞለኪውሎች ጋር የሚከፋፍሉ ሁሉም አስፈላጊ ኢንዛይሞች አሉ። ሁሉም ተከታይ ደረጃዎች በ mitochondrial ማትሪክስ ውስጥ ይከናወናሉ. የ Krebs ዑደት ወይም ትሪካርቦክሲሊክ አሲድ ዑደት በ mitochondria ውስጥም ይከናወናል። ይህ የተዘጋ የግብረ-መልስ ሰንሰለት ነው, በዚህ ምክንያት NADH እና FADH2 የተዋሃዱ ናቸው. እነዚህ ሞለኪውሎች እንደ ፍጆታ ወደ ETC ይሄዳሉ።
