• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fosforylacja oksydacyjna



    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5] [6]
    Przeczytaj także...
    Glista świńska (Ascaris suum) – nicień z rodziny glist pasożytujący w jelicie cienkim świni. Cykl rozwojowy adekwatny do cyklu glisty ludzkiej. Cykl Trwa około 2 miesięcy. Samica produkuje około 200 tys. jaj dziennie, które wydalane są wraz z kałem żywiciela.Pasożytnictwo, parazytyzm – forma antagonistycznego współżycia dwóch organizmów, z których jeden czerpie korzyści ze współżycia, a drugi ponosi szkody. Termin ten stosowany jest w biologii – w odniesieniu do dwóch organizmów różnych gatunków – oraz w socjologii, gdzie pasożytnictwem nazywany jest próżniaczy tryb życia osoby zdolnej do pracy. Zbliżonymi do pasożytnictwa formami – spotykanymi w biologii rozwoju – są szczególne taktyki rozrodcze prowadzone przez parazytoidy, pasożyty lęgowe oraz niektóre gatunki tzw. pasożytów płciowych (np. matronicowate).
    Fosforylacja oksydacyjna u eukariotów zachodzi dzięki łańcuchowi transportu elektronów w mitochondriach. NADH i bursztynian, wytworzone w cyklu kwasu cytrynowego, są utleniane wytwarzając energię niezbędną do syntezy ATP.

    Fosforylacja oksydacyjnaszlak metaboliczny, w którego wyniku energia, uwalniana podczas utleniania zredukowanych nukleotydów, przekształcana jest w energię ATP. Organizmy żywe wykorzystują wiele różnych związków organicznych, jednak aby wytworzyć z nich energię przydatną metabolicznie, cząsteczki ATP, w większości przeprowadzają fosforylację oksydacyjną. Szlak ten jest dominujący ze względu na wysoką efektywność w porównaniu do alternatywnych sposobów syntezy ATP, czyli fermentacji.

    Kwasy tłuszczowe – kwasy monokarboksylowe o wzorze ogólnym R-COOH (R oznacza łańcuch węglowodorowy, a COOH jest grupą karboksylową znajdującą się na końcu tego łańcucha).Reakcja redoks – każda reakcja chemiczna, w której dochodzi zarówno do redukcji, jak i utleniania. Termin redoks jest zbitką wyrazową słów redukcja i oksydacja.

    Podczas fosforylacji oksydacyjnej, w wyniku szeregu reakcji redoks, elektrony przenoszone są ze zredukowanych nukleotydów, NADH i FADH2, na pełniący funkcję akceptora elektronów tlen. Zachodzące reakcje prowadzą do zmagazynowania energii, służącej następnie do syntezy ATP. W komórkach eukariotycznych szereg reakcji redoks zachodzi na kompleksach białkowych znajdujących się w mitochondriach. W komórkach prokariotycznych kompleksy białkowe zlokalizowane są w błonach komórkowych. Zestaw enzymów biorących udział w przenoszeniu elektronów określa się jako łańcuch oddechowy. U eukariotów składa się on z pięciu głównych enzymów, u prokariotów odnaleziono wiele różnych enzymów pełniących funkcję donorów i akceptorów elektronów.

    Mononukleotyd flawinowy (FMN, E101a) – organiczny związek chemiczny, ester kwasu fosforowego i ryboflawiny. W organizmie wytwarzany z witaminy B2 (ryboflawiny), stanowi grupę prostetyczną niektórych oksydaz (np. oksydazy L-aminokwasowej), zwykle mocno (ale nie kowalencyjnie) związana z apoenzymem.Jednostka masy atomowej, dalton, zwyczajowo atomowa jednostka masy, potocznie unit; symbol u (od ang. unit, jednostka) lub Da – będąca jednostką masy stała fizyczna w przybliżeniu równa masie atomu wodoru, ale ze względów praktycznych zdefiniowana jako 1/12 masy atomu węgla C.

    Energia uwalniana podczas transportu elektronów w łańcuchu oddechowym zużywana jest do przenoszenia protonów przez wewnętrzną błonę mitochondrialną. Proces ten przez jego odkrywcę został nazwany chemiosmozą. Energia potencjalna gromadzona jest w postaci gradientu pH i potencjału elektrycznego w poprzek błony. Zgromadzona w tej formie energia wykorzystywana jest przez kompleks enzymatyczny syntazy ATP, który pozwala protonom przejść przez błonę zgodnie z gradientem stężeń. Enzym ten zamienia jednocześnie energię gradientu pH i elektrycznego na energię wiązań chemicznych ATP, wytwarzanego przez przyłączenie do ADP reszty kwasu ortofosforowego, czyli reakcji fosforylacji. Niezwykłość reakcji syntezy ATP związana jest z obracaniem się części enzymu napędzanej przepływającymi protonami, przypominając działanie silnika elektrycznego. Obrót części enzymu odłącza wytworzoną cząsteczkę ATP.

    Sen zimowy – fizjologiczny stan odrętwienia organizmu objawiający się okresowym spowolnieniem procesów życiowych u niektórych zwierząt stałocieplnych, pozwalający przetrwać im trudne warunki zimy. Sen zimowy może być stanem ciągłym lub przerywanym. Trwa od kilku tygodni do siedmiu miesięcy. Jest poprzedzony gromadzeniem brunatnej tkanki tłuszczowej w organizmie lub zapasów pokarmu w gnieździe oraz zmianami w funkcjonowaniu gruczołów dokrewnych.Anabolizm – grupa reakcji chemicznych, w wyniku których z prostych substratów powstają związki złożone, gromadzące energię. Jest to ta część metabolizmu, która związana jest ze wzrostem tkanek organizmu. Często procesy metaboliczne dzieli się na anaboliczne (wzrostowe) i kataboliczne (związane z rozkładem i zanikaniem materii organicznej).

    Fosforylacja oksydacyjna jest ważnym procesem metabolicznym, jednak jej zachodzenie prowadzi do powstawania reaktywnych form tlenu, takich jak nadtlenek wodoru oraz wolnych rodników, niszczących komórki, a w efekcie powodujących choroby i prawdopodobnie przyspieszających starzenie się. Enzymy przeprowadzające ten szlak metaboliczny są wrażliwe na wiele leków i trucizn, takich jak cyjanek.

    Cytochrom c jest to hemoproteina pełniąca funkcję transportera elektronów w łańcuchu oddechowym pomiędzy kompleksem cytochromów bc1 a oksydazą cytochromową w mitochondriach. Rodzina cytochromów c jest jedną z najlepiej scharakteryzowanych rodzin białek.Ubichinon (koenzym Q) – organiczny związek chemiczny z grupy chinonów, występujący w mitochondriach komórek roślinnych i zwierzęcych. Jest odpowiedzialny za przenoszenie elektronów w łańcuchu oddechowym. Po przyłączeniu elektronów swobodnie porusza się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej umożliwiając transport elektronów między kompleksami białek łańcucha oddechowego, które wbudowane są w wewnętrzną błonę mitochondrialną. Przenosi elektrony między dehydrogenazą NADH (kompleks I), względnie reduktazą bursztynian-koenzym-Q (kompleks II) na kompleks cytochromów bc1, jest więc zatem miejscem zejścia się dróg elektronów pochodzących z NADH oraz FADH2.

    Wstęp[ | edytuj kod]

    Fosforylacja oksydacyjna zachodzi dzięki dostarczaniu energii w szeregu reakcji określanych jako łańcuch oddechowy i zużywaniu zmagazynowanej energii w reakcji przeprowadzanej przez syntazę ATP. Pierwsze i druga reakcja są ze sobą sprzężone. Oznacza to, że żadna nie może zachodzić bez zachodzenia drugiej. Przepływ elektronów z donorów w postaci cząsteczek NADH na akceptory w postaci cząsteczek tlenu, odbywający się przez szereg przenośników biorących udział w łańcuchu transportu elektronów, jest procesem egzoenergetycznym – uwalniającym energię. Synteza ATP jest zaś procesem endoenergetycznym który, aby zachodzić, wymaga dostarczenia energii. Zarówno łańcuch oddechowy, jak i synteza ATP zachodzi na błonach białkowo-lipidowych. Energia z łańcucha transportu elektronów jest przenoszona na syntazę ATP, dzięki wytworzeniu różnicy stężeń jonów w poprzek błony, nazywanej gradientem elektrochemicznym. Proces przenoszenia protonów przez błonę został nazwany chemiosmozą. Przenoszenie protonów przez błonę odbywa się dzięki enzymom obecnym w błonach, tłoczącym protony z jednej strony na drugą podczas zachodzenia łańcucha transportu elektronów i określanych nazwą pompy protonowe. Enzymy te podobnie jak urządzenia elektryczne wykonują pracę, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny. Powstający, w efekcie ich pracy, gradient elektrochemiczny, nazywany często siłą protonomotoryczną, składa się z dwóch elementów: różnicy stężeń protonów (gradient pH) oraz różnicy potencjałów, wynikającej z ładunków przemieszczanych cząsteczek (po jednej stronie błony istnieje ładunek ujemny, po drugiej dodatni). W przypadku mitochondriów większe znaczenie odgrywa różnica potencjałów, a w przypadku chloroplastów większe znaczenie ma gradient pH.

    Cholina (kation 2-hydroksyetylotrimetyloamoniowy) – organiczny związek chemiczny, posiadający czwartorzędową grupę aminową, występujący najczęściej w postaci chlorku.Oksydoreduktaza Q – cytochrom c, inaczej cytochrom bc1, kompleks III, kompleks oksydoreduktazy ubichinon-cytochrom c – białko błonowe łańcucha oddechowego, zlokalizowane w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, o masie 250 kDa i zbudowane z 10 podjednostek. Zawiera grupy prostetyczne takie, jak hem bH, hem bL, hem c1 oraz Fe-S.

    Syntaza ATP zużywa energię gradientu elektrochemicznego, pozwalając przejść ładunkom (protonom) z powrotem przez błonę. Enzym ten działa podobnie jak silnik elektryczny, wykorzystując energię w postaci siły protonomotorycznej do obracania jednym z białek kompleksu. Obroty umożliwiają wytworzenie ATP.

    Ilość energii wytworzona podczas fosforylacji oksydacyjnej jest zdecydowanie większa od ilości produkowanych podczas zachodzenia fermentacji. Glikoliza dostarcza jedynie dwie cząsteczki ATP, podczas gdy w procesie fosforylacji oksydacyjnej z 10 cząsteczek NADH i dwie bursztynianu, powstałych przy pełnym utlenieniu cząsteczki glukozy do wody i dwutlenku węgla powstaje około 30-36 cząsteczek ATP. Podana ilość ATP jest maksymalną teoretyczną wydajnością, w rzeczywistości cześć protonów przenika przez błonę, omijając syntazę ATP i obniżając wydajność zamiany gradientu elektrochemicznego na ATP.

    Gradient elektrochemiczny, siła protonomotoryczna, gradient protonowy, ΔμH+ – różnica stężeń wolnych protonów (ΔpH) i ich ładunków (ΔΨ) w poprzek błony biologicznej. Gradient elektrochemiczny wykorzystywany jest przez syntazę ATP w chloroplastach, mitochondriach oraz błonach komórek prokariotycznych do produkcji ATP. Przenoszenie protonów przez błonę biologiczną może następować w łańcuchu transportu elektronów.Oksydaza alternatywna (AOX z ang. alternative oxidase) – enzym obecny w wewnętrznej błonie mitochondriów roślin, glonów, grzybów i niektórych protistów. Geny kodujące AOX zostały zidentyfikowane również u przedstawicieli proteobakterii oraz zwierząt bezkręgowych należących do strunowców, półstrunowców, szkarłupni, nicieni, mięczaków, pierścienic, parzydełkowców czy gąbek. Enzym ten stwarza alternatywną możliwość przenoszenia elektronów z ubichinonu na tlen. Podczas klasycznego łańcucha oddechowego elektrony pobierane z NADH przekazywane są na ubichinon, a następnie poprzez kompleks cytochromowy bc1 i cytochrom c na oksydazę cytochromową. Oksydaza alternatywna przenosi elektrony na tlen z pominięciem kompleksu III i kompleksu IV łańcucha oddechowego. W efekcie jej działania NADH lub FADH2 zostają utlenione z wytworzeniem H2O jednak gradient elektrochemiczny nie powstaje a tym samym energia zgromadzona utlenianych NADH i FADH2 nie jest zamieniana na ATP lecz uwalniana w postaci ciepła. Szczególna cechą oksydazy alternatywnej jest jej niewrażliwość na inhibitory oksydazy cytochromowej np. cyjanek, siarkowodór, azydek, tlenek węgla oraz tlenek azotu. W tkankach zwierzęcych podanie 1 mmol l KCN powoduje całkowite zatrzymanie oddychania komórkowego, w tkankach roślinnych oddychanie komórkowe zmniejsza się do poziomu 10-20% oddychania przed podaniem inhibitora. Zachodzące z udziałem oksydazy alternatywnej oddychanie komórkowe określa się jako alternatywną drogę oddechową lub oddychanie niewrażliwe na cyjanek.

    Cząsteczki przenoszące elektrony i protony[ | edytuj kod]

    Redukcja koenzymu Q z formy utlenionej – ubichinonu (Q), do formy zredukowanej – ubichinolu (QH2)

    Zachodzenia łańcucha oddechowego prowadzi do przemieszczania są zarówno protonów, jak i elektronów. Podczas przemieszczania elektronów z donorów na akceptory następuje przeniesienie protonów przez błonę białkowo-lipidową. W procesie uczestniczą związki budujące błony oraz cząsteczki rozpuszczalne. W mitochondrialnym łańcuchu oddechowym elektrony przenoszone są między innymi w przestrzeni międzybłonowej przez niewielkie białko rozpuszczalne, cytochrom c. Cząsteczka ta przenosi jedynie elektrony, dzięki redukcji i utlenianiu atomów żelaza zawartego w hemie, będącego składnikiem cytochromu. Cytochrom c został także wykryty w przestrzeni periplazmatyczne części bakterii.

    Kwas fumarowy (fumaran, kwas trans-butenodiowy, HOOC–CH=CH–COOH) – organiczny związek chemiczny z grupy nienasyconych alifatycznych kwasów dikarboksylowych. Występuje w mchach i grzybach. Jest stosowany jako lek w łuszczycy.Archeony, archeany (Archaea) dawniej zwane też archebakteriami, archeobakteriami (Archaebacteria) lub archeowcami – drobne, pierwotnie bezjądrowe, zwykle ekstremofilne jednokomórkowce, tradycyjnie zaliczane wraz z eubakteriami do prokariotów.

    W wewnętrznej błonie mitochondrialnej lipofilny przenośnik elektronów, koenzym Q10 (Q), przenosi zarówno elektrony, jak protony, dzięki cyklicznej redukcji i utlenianiu. Mała cząsteczka benzochinonu, o silnie hydrofobowym charakterze może swobodnie dyfundować w błonie. Po przyjęciu dwóch elektronów i dwóch protonów ubichinon przekształca się w formę zredukowaną – ubichinol (QH2). Gdy QH2 podczas utleniania przekazuje dwa elektrony i uwalnia dwa protony, powraca do swojej formy utlenionej – ubichononu. W efekcie, dzięki lokalizacji miejsca redukcji Q po jednej stronie błony, a miejsca utleniania QH2 po drugiej, ubichinon bierze udział w przenoszeniu protonów przez błonę. U części bakterii poza ubichinonem w łańcuchu transportu elektronów uczestniczą inne chinony, na przykład menachinon.

    Glukoza (dokładniej: D-glukoza) – organiczny związek chemiczny, monosacharyd (cukier prosty) z grupy aldoheksoz. Jest białym, drobnokrystalicznym ciałem stałym, z roztworów wodnych łatwo krystalizuje jako monohydrat. Jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie (nie zmienia pH roztworu). Ma słodki smak, nieco mniej intensywny od sacharozy.Jon wodorowy – kation (jon dodatni) utworzony z atomu wodoru, poprzez oderwanie jego jednego elektronu. Praktycznie biorąc jon wodorowy jest po prostu wolnym protonem. W zapisach przebiegu reakcji chemicznych zapisuje się go jako: H.

    Białka uczestniczące w łańcuchu oddechowym przenoszą elektrony dzięki obecności grup flawinowych, centrów żelazo-siarkowych i cytochromów. Istnieje kilka typów centrów żelazo-siarka. Najprostsze, ze znalezionych w łańcuchu oddechowym, zawiera dwa atomu żelaza i dwa atomu nieorganicznej siarki i jest określane jako centrum [2Fe–2S]. Drugi rodzaj, nazywany [4Fe–4S], zawiera sześcian zbudowany z czterech atomów żelaza i czterech atomów siarki. Każdy z atomów żelaza wchodzących w skład centrów koordynowany jest przez aminokwas, zwykle grupę -SH cysteiny. Jony metalu, tworzącego kofaktor, ulegają redukcji podczas przenoszenia elektronów przez przenośniki białkowe. W tym przypadku wraz z elektronem nie są przemieszczane protony. Elektrony mogą pokonywać stosunkowo duże odległości podczas przemieszczania się przez szereg kofaktorów. Następuje to dzięki zjawisku tunelowemu, które umożliwia szybkie pokonanie odległości mniejszych niż 1,4 10 m.

    Zarodziec sierpowaty, zarodziec sierpowy (Plasmodium falciparum) – pierwotniak należący do rodzaju Plasmodium, który jest jednym z 4 głównych gatunków, wywołujących malarię u ludzi. Jest przenoszony w ślinie komara widliszka, kiedy pobiera on krew. Występuje głównie w Czarnej Afryce. Fritz Albert Lipmann (ur. 12 czerwca 1899 w Królewcu, zm. 24 lipca 1986 w Poughkeepsie) – amerykański biochemik pochodzenia niemieckiego, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizjologii lub medycyny w 1953. Nagrodę uzyskał za odkrycie koenzymu A.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4] [5] [6]




    Warto wiedzieć że... beta

    Stres oksydacyjny – stan braku równowagi pomiędzy działaniem reaktywnych form tlenu a biologiczną zdolnością do szybkiej detoksykacji reaktywnych produktów pośrednich lub naprawy wyrządzonych szkód. Wszystkie formy życia utrzymują w komórkach środowisko redukujące, które jest zachowywane przez aktywność enzymów podtrzymujących stan redukcji poprzez ciągły dopływ energii metabolicznej. Zaburzenia w prawidłowym stanie redukcji mogą wywołać toksyczne działanie poprzez produkcję nadtlenków i wolnych rodników, powodujących oksydacyjne uszkodzenia wszystkich składników komórki, a szczególnie dotkliwe dla komórki są uszkodzenia białek, lipidów i DNA.
    John Ernest Walker (ur. 7 stycznia 1941 roku w Halifax w angielskiej prowincji Yorkshire) – brytyjski biolog molekularny.
    Oksydaza cytochromu c (też oksydaza cytochromowa, kompleks IV łańcucha oddechowego) – to duży transbłonowy kompleks białkowy błony wewnętrznej mitochondrium oraz bakterii. Jest to ostatnie białko łańcucha oddechowego (IV). Odbiera elektrony (utlenia) z cytochromów c i przenosi je na cząsteczkę tlenu, redukując go, wskutek czego po przyłączeniu jonów H powstają dwie cząsteczki wody. Podczas tego procesu, przenosi także przez błonę cztery jony H, wspomagając powstawanie potencjału chemiosmotycznego.
    Reaktywne formy tlenu (RFT lub ROS, z ang. reactive oxygen species) – reaktywne indywidua chemiczne zawierające w swoim składzie atomy tlenu z niesparowanym elektronem (rodniki) lub wiązania O−O i zdolne do uczestniczenia w reakcjach chemicznych, które odgrywają znaczącą rolę w metabolizmie i starzeniu się organizmów żywych.
    Syntaza ATP, (EC 3.6.3.14) – enzym z grupy syntaz katalizujący reakcję wytwarzania ATP z ADP i fosforanu nieorganicznego Pi. Energia niezbędna do syntezy pochodzi z gradientu elektrochemicznego protonów - w wyniku tego gradientu następuje ruch protonów, a następnie ich energia przekształcana jest w energię wiązań chemicznych w ATP.
    Oligomycyna – naturalny antybiotyk makrolidowy izolowany ze szczepów Streptomyces, będący inhibitorem mitochondrialnej syntazy ATP.
    DNA mitochondrialny, mtDNA, mDNA – materiał genetyczny w postaci kolistego DNA znajdujący się w macierzy mitochondrium (łac. matrix). Obecność DNA tłumaczona jest teorią endosymbiotycznego pochodzenia tych organelli.

    Reklama

    Czas generowania strony: 1.36 sek.