Electronii atomilor de hidrogen, aleși dintre substraturi ale ciclului Krebs sunt furnizate lanțului de transport de electroni, numit, de asemenea, lanțul de transport de electroni (ETC), sau respiratorie sau lanțul respirator și hidrogen H + ioni trec în mediul apos. CET este format din mai multe molecule de naturi diferite, care se pot recupera cu ușurință (accepta electroni) și oxidată (donor de electroni). Pentru acest circuit electronii sunt transferați în trepte, da energia lor până când ajung la acceptor final de la un transportator la altul, și în porțiuni mici - oxigen (Fig.9, 11). Conectarea electronilor la oxigen, pentru a transporta citocromoxidază sau complexul citocrom (a + a3), este însoțită de absorbția de 4 protoni H +. Ca rezultat, molecula de apă se formează:
Un amestec de gaze de hidrogen și oxigen, numit detonante gaz ușor explodeaza pentru a forma apa. O substanțială de energie este eliberată într-un timp foarte scurt, sub formă de căldură, lumină și sunet, care nu pot fi stocate direct. Un lanț respirator, această energie este eliberată în porțiuni mici, la fiecare etapă a transferului de electroni. Acest lucru permite să se realizeze reacția în condiții blânde la temperatura de 37 ° C și 1 atm și stoc o parte semnificativă din energia eliberată sub forma unui gradient de protoni în membrana mitocondrială internă. Datorită energiei gradientului și sintetizat ATP. Pe parcursul unei ture a ciclului Krebs în transportul de electroni lanț 8 este furnizat electroni datorită energiei care este transferată prin membrana mitocondrială a aproximativ 36 de protoni H +. Energia stocată în gradientul de protoni este utilizat pentru sinteza de 9 molecule de ATP.
Lanțul de transport electronic
Când transferul de electroni efectuat reacțiile redox în care molecula de electroni transportor secvențial oxidate sau reduse (sau atașate electroni date, respectiv). In moleculele transportori de electroni la sistemul de p-niveluri de molecule organice cu legături conjugate (piridină, flavins, quinonele) sau atomi de metal cu valență variabilă, cum ar fi fierul localizate (Fe 2+ # 45; Fe 3+) sau cupru (Cu + # 45; Cu 2+). În timpul transferului de la substraturile ciclului Krebs la oxigen (Fig.11), electronii trec treptat la niveluri mai mici de energie. În acest proces, cea mai mare parte a energiei nutrienților este eliberată și stocată. Transferul de electroni are loc în CET în trei moduri: (a) transfer direct, ca în reacție: Fe 3+ + e Fe2 +; (b) transferul atomului de hidrogen (adică transferul simultan al H + și e # 45; ) și (c) transfer de ioni de hidrură: H # 45;. și anume proton, înconjurat simultan de doi electroni. Pentru a descrie procesele de oxidare-reducere, se utilizează termenul "echivalent de reducere", care denotă transferul de electroni, indiferent de modul de transport.
In trei paragrafe Krebs enzime ale ciclului dehidrogenaza malat, dehidrogenaza isocitrate și a-cetoglutarat dehidrogenazei de doi atomi selectați dintre N substraturi malat, isocitrate și cetoglutarat și transferat la una dintre ele pe sale coenzima nicotinamid adenin dinucleotid (NAD +) sub forma unui ion de hidrură: H # 45; (Figura 12A). Cel de-al doilea atom de hidrogen sub formă de proton H + merge în apă în acest caz:
R-CH2-OH + NAD +> NADH + R-C = 0 + H + (în apă)
În plus, enzima NADH-dehidrogenază cu coenzima FMN (flavonadenină mononucleotidă) ia doi echivalenți de reducere sub forma unui ion hidrură: H # 45; de la NADH:
NADH + H + + FMN> NAD + + FMNH2
Figura 11 - Lanțul transportului electronic. A. Secvența transportorilor de electroni în CET. B. Diagrama, reprezentând schematic energia eliberată în diferite stadii ale CET
Hidrogenul este transferat apoi în coenzima Q (CoQ):
Din moleculele CoQ, electronii sunt transferați unul câte unul într-un lanț de proteine citocrom și apoi la oxigen, care apoi se combină cu ioni de H + pentru a forma o moleculă de apă. Când perechea de electroni trece prin această cale, se eliberează cea mai mare cantitate de energie (figura 11). Într-adevăr, din datele privind potențialele redox în diferite stadii ale transportului de electroni, prezentate în tabelul 3, este posibilă calcularea valorilor modificărilor standard corespunzătoare în energia liberă. Diferența energetică în transferul unei perechi de electroni între legătura CET finală (S02 + 2H + + 2e # 45;> H2O) și legătura inițială (NAD + + H + + e NADH) este: = -37,6 - 2 • 7,36 = - 52,3 kcal / mol.
Coeficientul de respirație - raportul dintre fosfatul consumat și oxigenul consumat P: 0 este estimat ca 3: 1, adică reducerea atomului de oxigen prin doi electroni transportabili cu electroni permite adăugarea a 3 molecule de fosfat anorganic la 3 molecule de ADP, care dă 3 molecule ATP. Pentru aceasta, în condiții standard, 3 • (-7,3 kcal / mol) = -21,9 kcal / mol, adică. eficiență acest proces este de aproximativ 42%.
Dintr-o altă componentă a ciclului Krebs, succinat, succinat dehidrogenaza enzima cofactor dinucleotid flavin adenin (FAD) selectează, de asemenea, doi atomi de hidrogen (Ris.8,11) și le atașează la COQ, în care cei doi transferă echivalenți de reducere. În acest caz, trecerea porțiunii scurte ETC sintetizat doar doua molecule de ATP. Dar această cale nu este mai puțin, dar mai mari consumatoare de energie, deoarece succinat este mai mult productivitatea.
Tabelul 3. Reacțiile redox (jumătate de reacție) a componentelor lanțului de transport al electronilor de mitocondrii
Redox reacții (jumătate de reacție) a componentelor lanțului de transport de electroni al mitocondriilor
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: