معلومة

11.1: سلاسل نقل الإلكترون - علم الأحياء

11.1: سلاسل نقل الإلكترون - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

سلاسل نقل الإلكترون

ان سلسلة نقل الإلكترون، أو إلخ، يتألف من مجموعة من المجمعات البروتينية داخل وحول الغشاء الذي يساعد بقوة على ربط سلسلة من تفاعلات حمراء / ثور مفرطة الطاقة / عفوية مع ضخ البروتونات عبر الغشاء لتوليد تدرج كهروكيميائي. يخلق هذا التدرج الكهروكيميائي إمكانات طاقة حرة تسمى أ بروتون القوة الدافعة التي يمكن أن يقترن تدفقها القوي "منحدرًا" في وقت لاحق بمجموعة متنوعة من العمليات الخلوية.

نظرة عامة على ETC

الخطوة 1: تدخل الإلكترونات في ETC من متبرع إلكتروني ، مثل NADH أو FADH2، والتي يتم إنشاؤها أثناء مجموعة متنوعة من التفاعلات التقويضية ، بما في ذلك تلك المرتبطة بأكسدة الجلوكوز. اعتمادًا على عدد وأنواع ناقلات الإلكترون الخاصة بـ ETC التي يستخدمها الكائن الحي ، يمكن للإلكترونات أن تدخل في مجموعة متنوعة من الأماكن في سلسلة نقل الإلكترون. يعتمد دخول الإلكترونات في "بقعة" محددة في ETC على إمكانات الاختزال الخاصة بمانحي الإلكترون ومقبليهم.


الخطوة 2: بعد أول تفاعل أحمر / ثور ، سوف يتأكسد مانح الإلكترون الأولي ويقل متقبل الإلكترون. يرتبط الاختلاف في إمكانات الأحمر / الثور بين متقبل الإلكترون والمتبرع بـ G بالعلاقة ΔG = -nFΔE ، حيث n = عدد الإلكترونات المنقولة و F = ثابت فاراداي. كلما كانت ΔE موجبة ، كلما كان تفاعل الأحمر / الثور أكثر قوة.


الخطوة 3: إذا تم نقل طاقة كافية أثناء خطوة حمراء / ثور مطلقة للطاقة ، فقد يقرن حامل الإلكترون هذا التغيير السلبي في الطاقة الحرة بالعملية endergonic لنقل بروتون من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر.


الخطوة 4: بعد عمليات النقل المتعددة للأحمر / الثور ، يتم تسليم الإلكترون إلى جزيء يُعرف باسم متقبل الإلكترون الطرفي. في حالة البشر ، فإن متقبل الإلكترون النهائي هو الأكسجين. ومع ذلك ، هناك العديد والعديد والعديد من متقبلات الإلكترون المحتملة الأخرى في الطبيعة ؛ انظر أدناه.

ملاحظة: مناقشة ممكنة

لا يجب أن تأتي الإلكترونات التي تدخل ETC من NADH أو FADH2. يمكن استخدام العديد من المركبات الأخرى كمانحين للإلكترون ؛ المتطلبات الوحيدة هي (1) وجود إنزيم يمكنه أكسدة مانح الإلكترون ثم تقليل مركب آخر ، و (2) أن ∆E0موجب (على سبيل المثال ، G <0). حتى الكميات الصغيرة من عمليات نقل الطاقة المجانية يمكن أن تتراكم. على سبيل المثال ، هناك بكتيريا تستخدم H2 كمانح الكترون. هذا ليس من الصعب تصديقه لأن نصف رد الفعل 2H+ + 2 هـ-/ ح2 لديه إمكانية اختزال (E0') من -0.42 V. إذا تم تسليم هذه الإلكترونات في النهاية إلى الأكسجين ، فإن ΔE0رد الفعل هو 1.24 فولت ، وهو ما يتوافق مع ΔG (-G) سلبي كبير. بدلا من ذلك ، هناك بعض البكتيريا التي يمكنها أكسدة الحديد ، الحديد2+ عند درجة الحموضة 7 إلى الحديد3+ مع إمكانية الاختزال (E.0') من + 0.2 فولت. تستخدم هذه البكتيريا الأكسجين كمستقبل طرفي للإلكترون ، وفي هذه الحالة ، ΔE0من التفاعل حوالي 0.62 فولت. وهذا لا يزال ينتج a -G. خلاصة القول هي أنه ، اعتمادًا على المتبرع والمقبول للإلكترون الذي يستخدمه الكائن الحي ، يمكن نقل القليل أو الكثير من الطاقة واستخدامها بواسطة الخلية لكل إلكترون يتم التبرع به لسلسلة نقل الإلكترون.

ما هي مجمعات ETC؟

تتكون ETCs من سلسلة (واحدة على الأقل) من بروتينات حمراء / ثور مرتبطة بالغشاء أو (بعضها متكامل) معقدات بروتينية (معقد = أكثر من بروتين واحد مرتب في هيكل رباعي) التي تنقل الإلكترونات من مصدر مانح ، مثل مثل NADH ، إلى متقبل إلكتروني نهائي ، مثل الأكسجين. هذا الزوج الخاص بالمانح / المتقبل النهائي هو الزوج الأساسي المستخدم في الميتوكوندريا البشرية. يتطلب كل نقل إلكترون في ETC ركيزة مخفضة كمانح للإلكترون وركيزة مؤكسدة كمستقبل للإلكترون. في معظم الحالات ، يكون متقبل الإلكترون عضوًا في مركب الإنزيم itsef. بمجرد أن يتم تقليل المعقد ، يمكن للمجمع أن يعمل كمانح إلكترون للتفاعل التالي.

كيف تقوم معقدات ETC بنقل الإلكترونات؟

كما ذكرنا سابقًا ، يتكون ETC من سلسلة من مجمعات البروتين التي تخضع لسلسلة من تفاعلات الأحمر / الثور المرتبطة. هذه المجمعات هي في الواقع مجمعات إنزيمات متعددة البروتينات يشار إليها باسم أوكسيدوروكتاز أو ببساطة، اختزال. الاستثناء الوحيد لاتفاقية التسمية هذه هو المركب الطرفي في التنفس الهوائي الذي يستخدم الأكسجين الجزيئي كمتقبل طرفي للإلكترون. يشار إلى مجمع الإنزيم هذا باسم أوكسيديز. عادة ما يتم تنفيذ تفاعلات الأحمر / الثور في هذه المجمعات بواسطة جزء غير بروتيني يسمى أ مجموعه اطراف صناعيه. تشارك المجموعات الاصطناعية بشكل مباشر في تفاعلات الأحمر / الثور التي يتم تحفيزها بواسطة الأكسدة الأنزيمية المرتبطة بها. بشكل عام ، يمكن تقسيم هذه المجموعات الاصطناعية إلى نوعين عامين: تلك التي تحمل الإلكترونات والبروتونات وتلك التي تحمل الإلكترونات فقط.

ملحوظة

هذا الاستخدام للمجموعات الاصطناعية من قبل أعضاء ETC ينطبق على جميع ناقلات الإلكترون باستثناء الكينونات ، وهي فئة من الدهون يمكن تقليلها أو أكسدةها مباشرة بواسطة الأكسدة أو الأكسدة. كلا من Quinone(أحمر) و Quinone(ثور) أشكال هذه الدهون قابلة للذوبان داخل الغشاء ويمكن أن تنتقل من الإلكترونات المعقدة إلى الإلكترونات المكوكية.

حاملات الإلكترون والبروتون

  • فلافوبروتينات (Fp)، تحتوي هذه البروتينات على مجموعة اصطناعية عضوية تسمى أ فلافين، وهو الجزء الفعلي الذي يخضع لتفاعل الأكسدة / الاختزال. FADH2 هو مثال على ملف Fp.
  • كينونيس هي عائلة من الدهون ، مما يعني أنها قابلة للذوبان داخل الغشاء.
  • وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن NADH و NADPH يعتبران إلكترونًا (2e-) والبروتون (2 H.+) ناقلات.

ناقلات الإلكترون

  • السيتوكرومات هي بروتينات تحتوي على مجموعة اصطناعية من الهيم. الهيم قادر على حمل إلكترون واحد.
  • بروتينات الحديد والكبريت تحتوي على مجموعة غير كيميائية من الحديد والكبريت يمكن أن تحمل إلكترونًا. غالبًا ما يتم اختصار المجموعة التعويضية كـ Fe-S

التنفس الهوائي مقابل التنفس اللاهوائي

نحن البشر نستخدم الأكسجين مثل متقبل الإلكترون الطرفي لـ ETCs في خلايانا. هذا هو الحال أيضًا بالنسبة للعديد من الكائنات الحية التي نتفاعل معها عن قصد وبشكل متكرر (على سبيل المثال ، زملائنا في الفصل ، والحيوانات الأليفة ، وحيوانات الطعام ، إلخ). نتنفس الأكسجين. تأخذها خلايانا وتنقلها إلى الميتوكوندريا حيث يتم استخدامها كمستقبل نهائي للإلكترونات من سلاسل نقل الإلكترون لدينا. تسمى هذه العملية - لأن الأكسجين يستخدم كمتقبل طرفي للإلكترون - التنفس الهوائي.

في حين أننا قد نستخدم الأكسجين كمتقبل نهائي للإلكترون لسلاسل الجهاز التنفسي لدينا ، فإن هذا ليس هو الوضع الوحيد للتنفس على هذا الكوكب. في الواقع ، تطورت عمليات التنفس الأكثر عمومية في وقت لم يكن فيه الأكسجين مكونًا رئيسيًا في الغلاف الجوي. نتيجة لذلك ، يمكن للعديد من الكائنات الحية استخدام مجموعة متنوعة من المركبات بما في ذلك النترات (NO3-) ، نتريت (NO2-) ، وحتى الحديد (Fe3+) كمستقبلات إلكترونية نهائية. عندما يكون الأكسجين ليس متقبل الإلكترون الطرفي ، يشار إلى العملية باسم التنفس اللاهوائي. لذلك ، لا يتطلب التنفس أو الفسفرة المؤكسدة الأكسجين على الإطلاق ؛ إنه يتطلب ببساطة مركبًا يتمتع بإمكانية اختزال عالية بدرجة كافية ليكون بمثابة متقبل طرفي للإلكترون ، ويقبل الإلكترونات من أحد المجمعات داخل ETC.

توفر قدرة بعض الكائنات الحية على تغيير مستقبلها النهائي للإلكترون مرونة أيضية ويمكن أن تضمن بقاء أفضل إذا كان أي متقبل طرفي معين محدود العرض. فكر في هذا: في غياب الأكسجين ، نموت ؛ لكن الكائنات الحية الأخرى يمكن أن تستخدم متقبلًا طرفيًا مختلفًا للإلكترون عندما تتغير الظروف من أجل البقاء.

مثال عام: بسيط ، ثنائي التعقيد ETC

يوضح الشكل أدناه سلسلة نقل إلكترون عامة تتكون من مجمعين غشائيين متكاملين ؛ مجمع أنا(ثور) والمجمع II(ثور). مانح إلكترون مخفض ، معين DH (مثل NADH أو FADH2) يقلل من المركب الأول(ثور)، مما يؤدي إلى ظهور الشكل المؤكسد D (مثل NAD+ أو FAD+). في الوقت نفسه ، يتم الآن تقليل مجموعة الأطراف الاصطناعية داخل المركب I (تقبل الإلكترونات). في هذا المثال ، يكون تفاعل الأحمر / الثور طاردًا للطاقة ويقترن فرق الطاقة الحرة بالأنزيمات الموجودة في المركب I إلى الانتقال الداخلي للبروتون من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر. النتيجة النهائية هي أن سطحًا واحدًا من الغشاء يصبح أكثر سالبة الشحنة ، بسبب زيادة أيونات الهيدروكسيل (OH-) ، والجانب الآخر يصبح موجب الشحنة بسبب زيادة البروتونات على الجانب الآخر. مجمع أنا(أحمر) يمكن الآن تقليل ناقل الإلكترون المحمول Q ، والذي سينتقل بعد ذلك عبر الغشاء وينقل الإلكترون (الإلكترونات) إلى المجموعة الاصطناعية في المركب II(أحمر). تنتقل الإلكترونات من المركب I إلى Q ثم من Q إلى المركب II عبر تفاعلات حمراء / ثور تلقائية ديناميكية حرارية ، مما يؤدي إلى تجديد المركب I(ثور)، والتي يمكن أن تكرر العملية السابقة. مجمع II(أحمر) ثم يقلل A ، مستقبل الإلكترون النهائي لإعادة توليد المركب II(ثور) وإنشاء الشكل المصغر لمستقبل الإلكترون الطرفي ، AH. في هذا المثال المحدد ، يمكن للمركب II أيضًا نقل بروتون أثناء العملية. إذا كان A هو الأكسجين الجزيئي ، فإن AH يمثل الماء وسيتم اعتبار العملية نموذجًا لـ ETC الهوائي. على النقيض من ذلك ، إذا كانت A نترات ، لا3-، ثم يمثل AH NO2- (النتريت) وسيكون هذا مثالاً على اللاهوائية إلخ.

شكل 1. سلسلة نقل الإلكترون المعقدة العامة 2. في الشكل ، DH هو المتبرع الإلكتروني (تم تقليل المتبرع) ، و D هو المتبرع المؤكسد. A هو متقبل الإلكترون المؤكسد ، و AH هو المنتج النهائي ، الشكل المختزل للمقبول. عندما يتأكسد DH إلى D ، تنتقل البروتونات عبر الغشاء ، تاركة فائضًا من أيونات الهيدروكسيل (سالبة الشحنة) على جانب واحد من الغشاء والبروتونات (موجبة الشحنة) على الجانب الآخر من الغشاء. يحدث نفس التفاعل في المركب II حيث يتم تقليل متقبل الإلكترون الطرفي إلى AH.

الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

التمرين 1

سؤال الفكر

بناءً على الشكل أعلاه ، استخدم برج إلكتروني لمعرفة الفرق في الجهد الكهربائي إذا (أ) DH هي NADH و A هي O2، و (ب) DH هي NADH و A هي NO3-. أي أزواج من المانحين للإلكترون ومتقبل الإلكترون الطرفي (أ) أو (ب) "يستخرجون" أكبر قدر من الطاقة الحرة؟

نظرة مفصلة على التنفس الهوائي

لقد طورت الميتوكوندريا حقيقية النواة نوعًا فعالًا للغاية من الخلاصة (ETC). هناك أربعة مجمعات تتكون من بروتينات ، مرقمة من I إلى IV كما هو موضح في الشكل أدناه. يُطلق على تجميع هذه المجمعات الأربعة ، جنبًا إلى جنب مع ناقلات الإلكترون المحمولة المرتبطة بها ، أيضًا اسم سلسلة نقل الإلكترون. يوجد هذا النوع من سلسلة نقل الإلكترون في نسخ متعددة في غشاء الميتوكوندريا الداخلي لحقيقيات النوى.

الشكل 2. سلسلة نقل الإلكترون عبارة عن سلسلة من ناقلات الإلكترون المدمجة في غشاء الميتوكوندريا الداخلي الذي ينقل الإلكترونات من NADH و FADH2 للأكسجين الجزيئي. في هذه العملية ، يتم ضخ البروتونات من مصفوفة الميتوكوندريا إلى الفضاء بين الغشاء ، ويتم تقليل الأكسجين لتكوين الماء.

مجمع أنا

للبدء ، يتم نقل إلكترونين إلى أول مجمع بروتيني على متن NADH. يتضمن هذا المركب ، المسمى I في الشكل 2 ، بروتينات أحادي نيوكليوتيد الفلافين (FMN) وبروتينات تحتوي على الحديد والكبريت (Fe-S). FMN ، المشتق من فيتامين ب2، المعروف أيضًا باسم الريبوفلافين ، هو واحد من عدة مجموعات صناعية أو عوامل مساعدة في سلسلة نقل الإلكترون. المجموعات التعويضية هي جزيئات عضوية أو غير عضوية غير ببتيدية مرتبطة ببروتين يسهل وظيفته ؛ تشمل المجموعات الاصطناعية الإنزيمات المساعدة ، وهي مجموعات الإنزيمات الاصطناعية. يسمى الإنزيم الموجود في المركب I أيضًا NADH dehydrogenase وهو بروتين كبير جدًا يحتوي على 45 سلسلة فردية متعددة الببتيد. يمكن للمركب الأول ضخ أربعة أيونات هيدروجين عبر الغشاء من المصفوفة إلى الفضاء بين الغشاء ، مما يساعد على توليد تدرج أيون الهيدروجين والحفاظ عليه بين الجزأين المفصولين عن طريق غشاء الميتوكوندريا الداخلي.

س والمجمع الثاني

يستقبل المركب II مباشرة FADH2، والذي لا يمر عبر المركب I. المركب الذي يربط بين المجمعين الأول والثاني بالثالث هو ubiquinone (Q). جزيء Q قابل للذوبان في الدهون ويتحرك بحرية عبر قلب الغشاء الكارهة للماء. بمجرد أن يتم تقليله ، (QH2) ، يوبيكوينون يسلم إلكتروناته إلى المركب التالي في سلسلة نقل الإلكترون. تستقبل Q الإلكترونات المشتقة من NADH من المركب I والإلكترونات المشتقة من FADH2 من المركب II ، نازعة هيدروجين السكسينات. نظرًا لأن هذه الإلكترونات تتجاوز وبالتالي لا تنشط مضخة البروتون في المجمع الأول ، يتم تصنيع عدد أقل من جزيئات ATP من FADH2 الإلكترونات. كما سنرى في القسم التالي ، فإن عدد جزيئات ATP التي تم الحصول عليها في النهاية يتناسب طرديًا مع عدد البروتونات التي يتم ضخها عبر غشاء الميتوكوندريا الداخلي.

المجمع الثالث

يتكون المركب الثالث من السيتوكروم ب ، وبروتين Fe-S آخر ، ومركز Rieske (مركز 2Fe-2S) ، وبروتينات السيتوكروم c ؛ يسمى هذا المركب أيضًا السيتوكروم أوكسيريدوكتاز. تحتوي بروتينات السيتوكروم على مجموعة اصطناعية من الهيم. يشبه جزيء الهيم الهيم الموجود في الهيموجلوبين ، لكنه يحمل الإلكترونات وليس الأكسجين. نتيجة لذلك ، يتم تقليل وتأكسد أيون الحديد في قلبه أثناء مروره بالإلكترونات ، ويتأرجح بين حالات الأكسدة المختلفة:2+ (مخفض) والحديد3+ (مؤكسد). تتميز جزيئات الهيم في السيتوكرومات بخصائص مختلفة قليلاً بسبب تأثيرات البروتينات المختلفة التي تربطها ، مما يعطي خصائص مختلفة قليلاً لكل مركب. يضخ المركب III البروتونات عبر الغشاء ويمرر إلكتروناته إلى السيتوكروم ج للانتقال إلى المركب الرابع من البروتينات والإنزيمات (السيتوكروم ج هو متقبل الإلكترونات من Q ؛ ومع ذلك ، بينما يحمل Q أزواجًا من الإلكترونات ، يمكن للسيتوكروم ج أن يقبل واحدًا فقط في الوقت).

المجمع الرابع

يتكون المركب الرابع من بروتينات السيتوكروم c و a و a3. يحتوي هذا المجمع على مجموعتين من الهيم (واحدة في كل من مجموعتي السيتوكروم ، a ، و a3) وثلاثة أيونات نحاسية (زوج من CuA وواحد CuB في السيتوكروم a3). تحتفظ السيتوكرومات بجزيء الأكسجين بإحكام شديد بين أيونات الحديد والنحاس حتى يتم تقليل الأكسجين تمامًا. ثم يلتقط الأكسجين المختزل اثنين من أيونات الهيدروجين من الوسط المحيط لتكوين الماء (H2س). تساهم إزالة أيونات الهيدروجين من النظام في التدرج الأيوني المستخدم في عملية التناضح الكيميائي.

كيميائي

في كيميائي، يتم استخدام الطاقة الحرة من سلسلة تفاعلات الأحمر / الثور التي تم وصفها للتو لضخ البروتونات عبر الغشاء. التوزيع غير المتكافئ لـ H.+ تحدد الأيونات عبر الغشاء كلاً من التركيز والتدرجات الكهربائية (وبالتالي ، التدرج الكهروكيميائي) ، بسبب الشحنة الموجبة للبروتون وتجميعها على جانب واحد من الغشاء.

إذا كان الغشاء مفتوحًا للانتشار بواسطة البروتونات ، فإن الأيونات تميل إلى الانتشار مرة أخرى عبر المصفوفة ، مدفوعًا بتدرجها الكهروكيميائي. ومع ذلك ، لا يمكن للأيونات أن تنتشر عبر المناطق غير القطبية لأغشية الفسفوليبيد دون مساعدة القنوات الأيونية. وبالمثل ، لا يمكن للبروتونات الموجودة في الفضاء بين الغشاء اجتياز غشاء الميتوكوندريا الداخلي إلا من خلال بروتين غشائي متكامل يسمى سينسيز ATP (كما هو موضح أدناه). يعمل هذا البروتين المعقد كمولد صغير ، يتم تشغيله عن طريق نقل الطاقة بوساطة تحرك البروتونات أسفل تدرجها الكهروكيميائي. تعمل حركة هذه الآلة الجزيئية (الإنزيم) على خفض طاقة التنشيط للتفاعل وتجمع بين النقل المفرط للطاقة المرتبط بحركة البروتونات أسفل تدرجها الكهروكيميائي إلى إضافة فوسفات إلى ADP ، مما يؤدي إلى تكوين ATP.

الشكل 3. سينسيز ATP عبارة عن آلة جزيئية معقدة تستخدم البروتون (H+) متدرج لتشكيل ATP من ADP والفوسفات غير العضوي (Pi).

الائتمان: تعديل العمل لكلاوس هوفمير

ملاحظة: مناقشة ممكنة

Dinitrophenol (DNP) هو مادة كيميائية صغيرة تعمل على فصل تدفق البروتونات عبر الغشاء الداخلي للميتوكوندريا إلى سينسيز ATP ، وبالتالي تخليق ATP. يجعل DNP الغشاء يتسرب إلى البروتونات. تم استخدامه حتى عام 1938 كعقار لإنقاص الوزن. ما هو التأثير الذي تتوقعه لـ DNP على الفرق في الأس الهيدروجيني عبر جانبي غشاء الميتوكوندريا الداخلي؟ لماذا تعتقد أن هذا قد يكون دواءً فعالاً لإنقاص الوزن؟ لماذا قد يكون خطيرا؟

في الخلايا السليمة ، يتم استخدام التناضح الكيميائي (كما هو موضح أدناه) لتوليد 90 في المائة من ATP المصنوع أثناء هدم الجلوكوز الهوائي ؛ إنها أيضًا الطريقة المستخدمة في تفاعلات الضوء لعملية التمثيل الضوئي لتسخير طاقة ضوء الشمس في عملية الفسفرة الضوئية. تذكر أن إنتاج ATP باستخدام عملية التناضح الكيميائي في الميتوكوندريا يسمى الفسفرة المؤكسدة وأن عملية مماثلة يمكن أن تحدث في أغشية الخلايا البكتيرية والبدائية. النتيجة الإجمالية لهذه التفاعلات هي إنتاج ATP من طاقة الإلكترونات التي تمت إزالتها في الأصل من جزيء عضوي منخفض مثل الجلوكوز. في المثال الهوائي ، تقلل هذه الإلكترونات الفائقة الأكسجين وبالتالي تخلق الماء.

الشكل 4. في الفسفرة المؤكسدة ، يتم استخدام تدرج الأس الهيدروجيني الذي تشكله سلسلة نقل الإلكترون بواسطة سينسيز ATP لتكوين ATP في بكتيريا جرام.

رابط مفيد: كيف يتكون ATP من سينسيز ATP

ملاحظة: مناقشة ممكنة

يثبط السيانيد السيتوكروم ج أوكسيديز ، وهو أحد مكونات سلسلة نقل الإلكترون. في حالة حدوث تسمم بالسيانيد ، هل تتوقع أن يزداد أو ينقص الرقم الهيدروجيني للحيز بين الغشاء؟ ما هو تأثير السيانيد على تخليق ATP؟


يتحكم OCIAD1 في نشاط مركب سلسلة نقل الإلكترون الأول لتنظيم استقلاب الطاقة في الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات

تستمد الخلايا الجذعية متعددة القدرات (PSCs) الطاقة في الغالب من تحلل السكر وليس من الفسفرة المؤكسدة الموفرة للطاقة (OXPHOS). يبدأ التمايز بتحويل استقلاب الطاقة من تحلل السكر إلى أوكسفوس. لقد درسنا دور استقلاب طاقة الميتوكوندريا في الخلايا الجذعية السرطانية البشرية باستخدام الأساليب الجزيئية والكيميائية الحيوية والجينية والدوائية. نظهر أن بروتين السرطان OCIAD1 يتفاعل مع نشاط مركب الميتوكوندريا الأول وينظمه. أظهرت فحوصات التمثيل الغذائي للطاقة على الخلايا الحية متعددة القدرات أن الخلايا المستنفدة OCIAD1 زادت من OXPHOS وقد تكون مستعدة للتمايز. يحافظ OCIAD1 على الخلايا الجذعية الجنينية البشرية ، ويؤدي استنفاده بالضربة القاضية بواسطة CRISPR / Cas9 بوساطة إلى تمايز سريع ومتزداد عند الحث ، في حين أن التعبير الزائد OCIAD1 له تأثير معاكس. كان التغيير الدوائي للنشاط المعقد الأول قادرًا على إنقاذ عيوب تعديل OCIAD1. وبالتالي ، يمكن أن توجد hPSCs في محطات التمثيل الغذائي للطاقة. يوفر OCIAD1 هدفًا للفحص بحثًا عن مُعدِّلات إضافية لنشاط الميتوكوندريا لتعزيز توسع السلائف المتعددة القدرات أو تعزيز التمايز.

الكلمات الدالة: أسلاف الأديم المتوسط ​​المبكرة (EMPs) حالات فرعية استقلابية للطاقة لخلايا جذعية جنينية بشرية متعددة القدرات (hESCs) مركب إيديبينون ميتوكوندريا I نشاط معقد للميتوكوندريا في الخلايا الحية سرطان المبيض مجال مستضد مناعي يحتوي على -1 (OCIADOS1) توسيع السلائف.

حقوق النشر © 2018 المؤلفون. تم النشر بواسطة Elsevier Inc. جميع الحقوق محفوظة.


البناء الضوئي & # 8211 سلسلة نقل الإلكترون ودورة كالفين

التفاعلات المعتمدة على الضوء ، أو سلسلة نقل الإلكترون
& # 8211 تحدث في البلاستيدات الخضراء & # 8217 thylakoids ، تعمل فقط تحت التعرض لأشعة الشمس
& # 8211 Thylakoids مستوية ، وبالتالي تهدف إلى الحصول على أقصى مساحة من أجل التقاط معظم ضوء الشمس
* خلال سلسلة نقل الإلكترون ، الهدف هو إنشاء ATP

إجراءات:
1.1. تصل طاقة ضوء الشمس (الفوتونات) إلى مركز تفاعل نظام الكلوروفيل الضوئي II ، وتثير الإلكترون وبالتالي تنتقل إلى البروتين الناقل للإلكترون ، بينما يقسم إنزيم تقسيم الماء الماء (2 H2O - & gt 4H + + O2 + 4e-) ، باستخدام الإلكترونات من الماء المنفصل لتحل محل الإلكترون المثير في النظام الضوئي الثاني ينتشر الأكسجين خارج الخلية
2. يتحرك على طول البروتين الناقل للإلكترون ، ويصل إلى مضخة البروتون الأولى ويطلق الطاقة لضخ أيون الهيدروجين في الثايلاكويد ، ثم ينتقل الإلكترون إلى بروتين آخر حامل للإلكترون
3. هنا ، يحل الإلكترون من أول نظام ضوئي II محل الإلكترون الذي يطلقه نظام الصور الأول بعد اصطدامه بالفوتونات ، والذي ينتقل إليه إلكترون نظام الصور الأول إلى بروتين وروابط حامل إلكترون آخر إلى NADP وأيون الهيدروجين في إنزيم NADP Reductase.
NADP + H + + e- & gt NADPH ، جزيء غني بالطاقة
1.2 وفي الوقت نفسه ، يحدث خط تفاعلات NADPH & # 8217s ، ستتراكم أيونات الهيدروجين من فصل الماء ومن مضخة البروتون داخل الثايلاكويد ، وبالتالي بناء طاقة كامنة في الداخل ، وبالتالي ، باستخدام الطاقة الكامنة ، يسمح إنزيم ATP Synthase بوجود أيونات الهيدروجين أثناء استخدام الطاقة للجمع بين ADP + P - & gt ATP

تغيير التركيز H +:
& # 8211 يزيد داخل الثايلاكويد مع نظام الصور الثاني ومضخة البروتون
& # 8211 يقلل من الثايلاكويد الخارجي بمضخة البروتون و NADP Reductase (يستخدم H + من الخارج)

ردود الفعل الخفيفة المستقلة ، أو دورة كالفين
& # 8211 يحدث في البلاستيدات الخضراء & # 8217 العاصفة
& # 8211 سلسلة من التفاعلات لأخذ الطاقة من ATP و NADPH ، وتحويلها إلى سكر ، وكربوهيدرات ، وما إلى ذلك.

الإجراءات (العد بـ 3 RuBp)
1. يثبت Rubisco (إنزيم) 3 CO2 & # 8217s كربون على 3 RuBp (5 جزيء كربون) لتشكيل جزيء 6 كربون غير مستقر
2. ثم 6 جزيئات كربون (3 في الكمية) تنقسم إلى 6 G3P (3 جزيئات كربون) بينما يتم استخدام 6 ATP و 6 NADPH على G3P (الآن بها مجموعة فوسفات واحدة مرفقة) هنا يترك 1 G3P الدورة
3. يتم إعادة تدوير الباقي (5) G3P لصنع 3 RuBp باستخدام 3 ATP
مطلوب 2 G3P (المعدل بواسطة ATP و NADPH) لصنع جزيء جلوكوز واحد (6 كربون)

إجمالي 9 ATP و 6 NADPH المستخدمة لدورة واحدة تبدأ بـ 3 RuBp و ADPs و NADPs تعود إلى التفاعل المعتمد على الضوء


تكوين أنواع الأكسجين التفاعلية والأضرار الخلوية

أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) هي جزيئات تحتوي على ذرة أكسجين مع إلكترون غير مزدوج في غلافها الخارجي. عندما تتشكل ROS ، فإنها تصبح غير مستقرة للغاية بسبب الإلكترون غير المزاوج الموجود الآن في الغلاف الخارجي. تسمى الأشكال غير المستقرة من الأكسجين أحيانًا بالجذور الحرة.

كيف يتم إنشاء ROS بالفعل في الخلايا؟ طريقة واحدة هي عن طريق التنفس الخلوي الذي يحركه نقل الإلكترون سلسلة في الميتوكوندريا. سلسلة نقل الإلكترون مسؤولة عن توليد ATP ، المصدر الرئيسي للطاقة لخلية لتعمل. الجزيء الرئيسي الذي يساعد على "بدء تشغيل" سلسلة نقل الإلكترون ، هو NADH (أو نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) ، والذي يعمل كمانح للإلكترون (أي H في NADH). غالبًا ما يشار إلى NADH باسم "الإنزيم المساعد" ، على الرغم من أنه ليس إنزيمًا (بروتين).

NADH موجود في جميع الخلايا & # 8211 يتم إنشاؤه بواسطة العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية. إحدى الطرق التي يتولد بها NADH بكميات كبيرة هي عندما يتم استقلاب (أو أكسدة) الكحول لتكوين الأسيتالديهيد ثم إلى حمض الأسيتيك. أثناء عملية التمثيل الغذائي للكحول ، يقوم إنزيم نازع هيدروجين الكحول (ADH) و NAD + بتحويل الكحول إلى أسيتيل ألدهيد ، مما يؤدي إلى إنتاج NADH. يقوم الإنزيم الثاني ، ألدهيد ديهيدروجينيز (ALDH) و NAD + بتحويل الأسيتالديهيد إلى حمض الأسيتيك ، مما يؤدي إلى إنتاج المزيد من NADH. في هذه التفاعلات ، يتم تقليل الإنزيم المساعد NAD + إلى NADH (ويتأكسد الكحول والأسيتالديهيد).

راجع أكسدة الكحول بواسطة نازعة هيدروجين الكحول (ADH)

لمعرفة المزيد عن أكسدة الكحول بواسطة ADH ، يمكنك المشاركة في لعبة واقع افتراضي تسمى "DiVE into Alcohol" على www.rise.duke.edu/dive-alcohol.

الآن هناك الكثير من NADH المتاحة "لقفز البداية" تنفس الميتوكوندريا. ينتقل NADH من العصارة الخلوية إلى الميتوكوندريا حيث يتبرع بإلكترون لسلسلة نقل الإلكترون. تتكون سلسلة نقل الإلكترون من مجموعة من البروتينات (وبعض الدهون) التي تعمل معًا لتمرير الإلكترونات "أسفل الخط". أخيرًا في وجود الأكسجين ، يتم تكوين ATP ، مما يوفر الطاقة للعديد من الوظائف الخلوية.

ومع ذلك ، يمكن لبعض الإلكترونات "الهروب" من سلسلة نقل الإلكترون والاندماج مع الأكسجين لتكوين شكل غير مستقر للغاية من الأكسجين يسمى جذري الأكسيد الفائق (O2• -). جذري الأكسيد الفائق هو أحد أنواع الأكسجين التفاعلي (ROS).

جذري الأكسيد الفائق هو نوع من الجذور الحرة. تمتلك الجذور الحرة إلكترونًا وحيدًا في مدارها الإلكتروني الخارجي وهي جزيئات شديدة التفاعل لأنها تميل إلى التبرع بإلكترونات مفردة (e-) أو سرقة e- من جزيئات أخرى. يمكن أن تكون الجذور الحرة مدمرة للمكونات الخلوية. غالبًا ما تحتوي الجذور الحرة على • يظهر للإشارة إلى الوحدة الإلكترونية الوحيدة.

تمتلك خلايانا طرقًا لحماية نفسها من الآثار الضارة لهذه الجزيئات التفاعلية. على سبيل المثال ، تستطيع خلايانا الحفاظ على مستويات منخفضة من جذور الأكسيد الفائق بمساعدة الإنزيم الفائق أكسيد ديسموتاز (SOD). يساعد SOD على تقليل الأكسيد الفائق لتكوين بيروكسيد الهيدروجين (H2ا2) ، والذي يتم تحويله (إزالة السموم) بواسطة إنزيم الكاتلاز إلى ماء و O2.

ومع ذلك ، في بعض الأحيان ترتفع مستويات الأكسيد الفائق ، على سبيل المثال بعد التعرض للكحول (الذي يولد الكثير من NADH). وبالتالي ، يتم تكوين المزيد من بيروكسيد الهيدروجين ولا يمكن التخلص من السموم بالكمية المحدودة من الكاتلاز. بدلاً من ذلك ، يتم تقليل بيروكسيد الهيدروجين بواسطة الحديد (Fe 2+) (الموجود عادةً في الخلايا) ، والذي يتبرع بإلكترون لإنتاج جذور الهيدروكسيل (• OH) ، وهو جزيء سيئ للغاية. إنه شديد التفاعل ، وهو عامل مؤكسد رائع. يؤكسد جذري الهيدروكسيل المكونات الخلوية مثل الدهون والبروتينات والحمض النووي عن طريق سرقة e- (المرتبطة بذرة H) منها ، مما يؤدي إلى إتلاف الخلايا.

شكل: ينتج التمثيل الغذائي (أي الأكسدة) للكحول NADH ، الذي يعمل كمانح إلكتروني لسلسلة نقل الإلكترون (الجزيئات المعينة بأرقام رومانية). تتحد الإلكترونات (e-) التي "تتسرب" من سلسلة نقل الإلكترون (النجوم في I و III) مع الأكسجين لإنتاج جذور الأكسيد الفائق (O2• -). من خلال سلسلة من التفاعلات ، تولد جذور الأكسيد الفائق جذور الهيدروكسيل (OH •). جذور الأكسجين محاطة بدائرة حمراء.


سلسلة نقل الإلكترون

يوفر هذا النشاط للطلاب عرضًا تفاعليًا لسلسلة نقل الإلكترون والتناضح الكيميائي أثناء التنفس الهوائي. يستخدم الطلاب الأشياء البسيطة اليومية مثل أيونات الهيدروجين والإلكترونات ويلعبون أدوار البروتينات المختلفة المضمنة في غشاء الميتوكوندريا الداخلي لإظهار كيف تنتج هذه العملية المحددة في التنفس الخلوي ATP. يعمل النشاط بشكل أفضل كملحق بعد أن تكون قد ناقشت بالفعل سلسلة نقل الإلكترون في محاضرة ولكن يمكن استخدامه قبل التعليمات لمساعدة الطلاب على تصور العمليات التي تحدث. تم تصميم هذا العرض التوضيحي لبيولوجيا الكلية العامة للتخصصات في كلية المجتمع ، ولكن يمكن استخدامه في أي دورة بيولوجيا تمهيدية على مستوى الكلية أو مستوى متقدم.

مجلة

مدرس الأحياء الأمريكية & ndash University of California Press

نشرت: 1 سبتمبر 2014

الكلمات الدالة: الكلمات المفتاحية: التنفس الخلوي التشريح الكيميائي الأيض سلسلة نقل الإلكترون ATP NADH الأكسدة البيولوجيا العامة للميتوكوندريا


تحلل السكر ودورة كريبس ونظام نقل الإلكترون - عرض تقديمي باستخدام PowerPoint PPT

بيروفات (3-كربون) أسيتيل (2-كربون) -CoA. 2 بيروفات 2 كوا 2 NAD 2 أسيتيل كوا 2 CO2 2 NADH. إجمالي إنتاج الطاقة حتى الآن. & ndash عرض PowerPoint PPT

يعد موقع PowerShow.com موقعًا رائدًا لمشاركة العروض التقديمية / عرض الشرائح. سواء كان تطبيقك يتعلق بالعمل ، أو الكيفية ، أو التعليم ، أو الطب ، أو المدرسة ، أو الكنيسة ، أو المبيعات ، أو التسويق ، أو التدريب عبر الإنترنت أو لمجرد التسلية ، فإن موقع PowerShow.com هو مورد رائع. والأفضل من ذلك كله ، أن معظم ميزاته الرائعة مجانية وسهلة الاستخدام.

يمكنك استخدام PowerShow.com للبحث عن أمثلة على عروض PowerPoint التقديمية عبر الإنترنت وتنزيلها حول أي موضوع يمكنك تخيله حتى تتمكن من تعلم كيفية تحسين الشرائح والعروض التقديمية مجانًا. أو استخدمه للعثور على عروض تقديمية عالية الجودة لـ PowerPoint وتنزيلها مع شرائح مصورة أو متحركة ستعلمك كيفية القيام بشيء جديد ، مجانًا أيضًا. أو استخدمه لتحميل شرائح PowerPoint الخاصة بك حتى تتمكن من مشاركتها مع المعلمين أو الفصل أو الطلاب أو الرؤساء أو الموظفين أو العملاء أو المستثمرين المحتملين أو العالم. أو استخدمها لإنشاء عروض شرائح صور رائعة حقًا - مع انتقالات ثنائية وثلاثية الأبعاد ورسوم متحركة وخيارات الموسيقى التي يمكنك مشاركتها مع أصدقائك على Facebook أو دوائر Google+. هذا كله مجاني أيضًا!

مقابل رسوم رمزية ، يمكنك الحصول على أفضل خصوصية على الإنترنت في المجال أو الترويج للعروض التقديمية وعروض الشرائح مع أعلى التصنيفات. لكن بصرف النظر عن ذلك فهو مجاني. سنقوم بتحويل عروضك التقديمية وعروض الشرائح إلى تنسيق الفلاش العالمي بكل مجدها الأصلي للوسائط المتعددة ، بما في ذلك الرسوم المتحركة ، وتأثيرات الانتقال ثنائية وثلاثية الأبعاد ، والموسيقى المضمنة أو أي صوت آخر ، أو حتى الفيديو المضمّن في الشرائح. كل هذا مجانا. يمكن مشاهدة معظم العروض التقديمية وعروض الشرائح على PowerShow.com مجانًا ، بل إن الكثير منها مجاني للتنزيل. (يمكنك اختيار ما إذا كنت ستسمح للأشخاص بتنزيل عروض PowerPoint التقديمية الأصلية وعروض شرائح الصور مقابل رسوم أو مجانًا أم لا على الإطلاق.) تحقق من PowerShow.com اليوم - مجانًا. حقا هناك شيء للجميع!

العروض التقديمية مجانًا. أو استخدمه للعثور على عروض تقديمية عالية الجودة لـ PowerPoint وتنزيلها مع شرائح مصورة أو متحركة ستعلمك كيفية القيام بشيء جديد ، مجانًا أيضًا. أو استخدمه لتحميل شرائح PowerPoint الخاصة بك حتى تتمكن من مشاركتها مع المعلمين أو الفصل أو الطلاب أو الرؤساء أو الموظفين أو العملاء أو المستثمرين المحتملين أو العالم. أو استخدمها لإنشاء عروض شرائح صور رائعة حقًا - مع انتقالات ثنائية وثلاثية الأبعاد ورسوم متحركة وخيارات الموسيقى التي يمكنك مشاركتها مع أصدقائك على Facebook أو دوائر Google+. هذا كله مجاني أيضًا!


ما هي سلسلة نقل الإلكترون وما وظيفتها؟

سلسلة نقل الإلكترون هي أ سلسلة من أربعة مجمعات بروتينية، جنبًا إلى جنب مع ناقلات الإلكترون الملحقة ، هـمضمن في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. ال إنزيم ATP سينسيز بشكل وثيق المرتبطة بسلسلة نقل الإلكترون. يوجد نسخ متعددة من سلسلة نقل الإلكترون الموجودة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا لكل ميتوكوندريا. الإلكترونات من ناقلات الإلكترون التي تم تقليلها في أي منهما تحلل السكر، ال رد فعل الارتباط أو ال دورة كريبس يتم التبرع بها إما للمجمع الأول أو المركب II وظيفة من سلسلة نقل الإلكترون إلى ينتج في النهاية أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) وهو ال sلدينا الطاقة لغالبية العمليات الخلوية. ال إنتاج ATP يقودها توليد تدرج أيوني H + بين الفضاء بين الغشاء (بين مصفوفة الميتوكوندريا الداخلية والخارجية) و مصفوفة الميتوكوندريا. ال H + الانحدار يتشكل على شكل كل مكون متتالي من سلسلة نقل الإلكترون لديه تقارب أكبر للإلكترونات. هذا يعنى يتم إطلاق الطاقة عندما تنتقل الإلكترونات عبر سلسلة نقل الإلكترون. هذه طاقة ثم تستخدم من قبل المجمعات لضخ H + في الفضاء بين الغشاء. في وقت لاحق ، إعادة إدخال أيونات H + المصفوفة رمن خلال ثقب في تخليق ATP. ال سقوط هذه الأيونات H + من تركيز عالي في ال الفضاء بين الغشاء إلى أ تركيز منخفض في ال مصفوفة الميتوكوندريا يؤدي إلى أ مزيد من إطلاق الطاقة. هذه تسمى هذه العملية بالتناضح الكيميائي. ال إطلاق الطاقة من ثم يؤدي إلى تغيير في بنية سينسيز ATP و يسمح لها بتحفيز تكوين ATP من ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP) والفوسفات غير العضوي. ال مسار التمثيل الغذائي المؤدي إلى إنتاج ATP على هذا النحو يسمى الفسفرة التأكسدية كما المتبرعين بالإلكترون يفقدون الإلكترونات (أصبح مؤكسد) و تصبح ADP فسفرة.


11.1: سلاسل نقل الإلكترون - علم الأحياء

ان سلسلة نقل الإلكترون أزواج تفاعل كيميائي بين إلكترون المتبرع (مثل NADH) و إلكترون متقبل (مثل O2) لنقل أيونات H + عبر غشاء ، من خلال مجموعة من وسيطة الكيمياء الحيوية.
المقال كامل >>>

ال إلكترون المواصلات سلسلة في الميتوكوندريا هو موقع مؤكسد. 3 حقيقيات النوى إلكترون المواصلات السلاسل. 3.1 إنزيم NADH- Q أوكسيريدوكتاز (المركب الأول).
المقال كامل >>>

تعاريف إلكترون المواصلات سلسلةوالمرادفات والمتضادات ومشتقات إلكترون المواصلات سلسلة، القاموس التناظري إلكترون المواصلات سلسلة (إنجليزي)
المقال كامل >>>

ال الكترون المواصلات سلسلة والتسمم الدموي. أهداف التعلم لهذا القسم. الاخير إلكترون الناقل في إلكترون المواصلات سلسلة ينقل.
المقال كامل >>>

ال إلكترون المواصلات سلسلة يسمى أيضًا ETC. . وظيفة إلكترون المواصلات سلسلة هو إنتاج هذا التدرج. .
المقال كامل >>>

لا أكسجين ، نعم إلكترون المواصلات سلسلة: . إلكترون المواصلات النظام [سلسلة] . إلكترون المواصلات السلاسل تحويل الطاقة المرتبطة بالإلكترونات المختزلة.
المقال كامل >>>

مكونات الكترون المواصلات سلسلة (إلخ) مكونات ETC. يوقف Oligomycin كله إلكترون المواصلات سلسلة & amp ؛ مسار اصطناعي ATP عندما.
المقال كامل >>>

وظيفة إلكترون المواصلات سلسلة هو إنتاج هذا التدرج. . إلكترون المواصلات السلاسل التقاط الطاقة في شكل غشاء.
المقال كامل >>>

ال إلكترون المواصلات سلسلة يتضمن مرور زوج من الإلكترونات من. هناك ثلاث مناطق مختلفة من إلكترون المواصلات سلسلة. .
المقال كامل >>>

ال إلكترون المواصلات سلسلة هو المسار الأكثر تعقيدًا وإنتاجًا للتنفس الخلوي. . إلكترون المواصلات سلسلة سينثيز ATP.
المقال كامل >>>

V. الكترون المواصلات سلسلة و الفسفرة المؤكسدة. مقدمة . بعض إلكترون ناقلات من المواصلات سلسلة قبول وإطلاق البروتونات على طول.
المقال كامل >>>

إلكترون المواصلات سلسلة ملخص يحتوي على 15 صفحة من إدخالات الموسوعة والمقالات والملخصات. يحرض الحجاب الحاجز إلكترون المواصلات سلسلة ضعف و.
المقال كامل >>>

إلكترون المواصلات سلسلة. • يحفز تدفق الإلكترونات من NADH. إلى O. 2. تنظيم الميتوكوندريا إلكترون المواصلات سلسلة .
المقال كامل >>>

ال إلكترون المواصلات سلسلة بدرجة عالية. مجموعة منظمة من البروتينات والمرتبطة بها. ال إلكترون المواصلات سلسلة. 2 هـ- المجمع الثالث. اختزال السيتوكروم.
المقال كامل >>>

الميتوكونديرال إلكترون المواصلات سلسلة يتكون من سلسلة من. علم الطاقة من الميتوكوندريا إلكترون المواصلات سلسلة .
المقال كامل >>>


تقريبًا ، يتم إنتاج حوالي 30-32 ATP من جزيء جلوكوز واحد في التنفس الخلوي. ومع ذلك ، فإن عدد جزيئات ATP الناتجة عن انهيار الجلوكوز يختلف باختلاف الأنواع. عدد أيونات H + التي تختلف فيها مضخات سلسلة نقل الإلكترون.

من جزيء واحد من الجلوكوز ينتج جزيئين ATP في تحلل السكر واثنين آخرين في دورة حمض الستريك ، يتم إنتاج جميع ATPs الأخرى من خلال الفسفرة المؤكسدة. بناءً على التجربة ، تم الحصول على أن أربعة أيونات H + تتدفق مرة أخرى عبر سينسيز ATP لإنتاج جزيء واحد من ATP. بعد الانتقال عبر سلسلة نقل الإلكترون ، ينتج كل NADH 2.5 ATP ، بينما ينتج كل FADH2 ينتج 1.5 ATP.

فيما يلي جدول يوضح انهيار تكوين ATP من جزيء واحد من الجلوكوز عبر سلسلة نقل الإلكترون:

اسم المسارصافي العائد من ATP
تحلل السكر2 ATP (مباشر) + 3-5 ATP (من 2 NADH)
أكسدة البيروفات5 ATP (من 2 NADH)
دورة حمض الستريك2 ATP (من 2 GTP) ، 15 ATP (من 6 NADH) + 3 ATP (من 2 FADH2)
المجموع32 ATP

كما هو موضح في الجدول ، فإن إنتاج ATP من NADH المصنوع في تحلل السكر ليس دقيقًا. والسبب هو أن تحلل السكر يحدث في العصارة الخلوية ، والتي تحتاج إلى عبور غشاء الميتوكوندريا للمشاركة في سلسلة نقل الإلكترون. خلايا بنظام مكوك لنقل الإلكترونات إلى سلسلة النقل عبر FADH2 تم العثور على 3 ATP من 2 NADH. في حالات أخرى ، يتم توصيل الإلكترونات من خلال NADH ، حيث تنتج 5 جزيئات ATP.


البناء الضوئي

مركز التفاعل في PS II يمتص 680 نانومتر من الطول الموجي للضوء الأحمر. يؤدي هذا إلى إثارة الإلكترونات والقفز في مدار بعيدًا عن النواة الذرية. يتم التقاط هذه الإلكترونات بواسطة متقبل الإلكترون وإرسالها إلى نظام نقل الإلكترونات المكون من السيتوكرومات.

من حيث مقياس جهد الأكسدة والاختزال ، فإن حركة الإلكترونات هذه تنحدر. لا يتم استخدام الإلكترونات لأنها تمر عبر سلسلة نقل الإلكترون. يتم تمريرها إلى أصباغ PS I.

في الوقت نفسه ، تكون الإلكترونات الموجودة في مركز تفاعل PS I متحمسة أيضًا عندما تتلقى ضوءًا أحمر بطول موجة 700 نانومتر. ثم يتم نقلها إلى جزيء مستقبِل آخر لديه إمكانية أكبر للأكسدة.

مخطط Z: ثم يتم نقل هذه الإلكترونات إلى أسفل التل مرة أخرى ، إلى جزيء من NADP + الغني بالطاقة. تؤدي إضافة هذه الإلكترونات إلى تقليل NADP + إلى NADPH + H +. هذا النقل الكامل للإلكترونات من PS II إلى المستقبل ، إلى PS I ، إلى متقبل آخر وأخيراً إلى NADP + يسمى مخطط Z ، بسبب شكله المميز.

تقسيم الماء

ينقسم الماء إلى H + و [O] وإلكترونات. يرتبط تقسيم الماء بـ PS II. هذا يخلق الأكسجين. يوفر نظام الصور الثاني استبدالًا للإلكترونات التي تمت إزالتها من PS I.

فسفرة الصور الدورية وغير الدورية

  • يُطلق على تخليق ATP من ADP والفوسفات غير العضوي في وجود الضوء اسم photophosphorylaton.
  • عندما يعمل النظامان الضوئيان في سلسلة أولاً PS II ثم PS I تحدث عملية تسمى الفسفرة الضوئية غير الدورية.
  • عندما يعمل PS I فقط ، يدور الإلكترون داخل النظام الضوئي ويؤدي التدفق الدوري للإلكترونات إلى الفسفرة. صفائح السدى هي الموقع المحتمل للفسفرة. تفتقر صفائح السدى إلى إنزيم اختزال PS II و NADP. لا ينتقل الإلكترون المثير إلى NADP + ولكن يتم تدويره مرة أخرى إلى مجمع PS I. وبالتالي ، ينتج عن التدفق الدوري فقط تخليق ATP ولكن ليس NADPH + H +. تحدث عملية التعرية الضوئية الحلقية أيضًا عندما يكون الضوء ذو الأطوال الموجية التي تتجاوز 680 نانومتر متاحًا للإثارة.

فرضية التناضح الكيميائي

يمكن تفسير توليف ATP في البلاستيدات الخضراء بفرضية التناضح الكيميائي. الطريقة التي تحدث في التنفس ، يحدث تخليق ATP أثناء عملية التمثيل الضوئي بسبب تطور التدرج البروتوني عبر الغشاء ، أي غشاء الثايلاكويد. يتم تضمين الخطوات التالية في تطوير التدرج البروتوني عبر غشاء الثايلاكويد.

عندما تتحرك الإلكترونات عبر الأنظمة الضوئية ، تنتقل البروتونات عبر الغشاء. يقع المستقبل الأساسي للإلكترون باتجاه الجانب الخارجي من الغشاء. إنه ينقل إلكتروناته ليس إلى حامل إلكترون ولكن إلى حامل H. نتيجة لذلك ، يزيل البروتون من السدى أثناء نقل الإلكترون. عندما يتم تمرير الإلكترون إلى حامل الإلكترون على الجانب الداخلي من الغشاء ، يتم إطلاق البروتون في الجانب الداخلي أو الجانب اللامع من الغشاء.

يقع إنزيم اختزال NADP على جانب السدى من الغشاء. البروتونات ضرورية أيضًا لتقليل NADP + إلى NADPH + H +. تتم إزالة هذه البروتونات أيضًا من السدى.

وهكذا ، ينخفض ​​عدد البروتونات في السدى وتتراكم في التجويف. ينتج عن هذا تطوير تدرج بروتون عبر غشاء الثايلاكويد. بالإضافة إلى ذلك ، هناك انخفاض ملموس في درجة الحموضة في التجويف.

يؤدي انهيار هذا التدرج إلى إطلاق الطاقة. تؤدي حركة البروتونات عبر الغشاء إلى السدى إلى انهيار هذا التدرج. تحدث حركة البروتونات عبر القناة الغشائية لـ F0 لقاعدة ATPase.

يتكون إنزيم ATPase من جزأين. جزء واحد يسمى F0 وهو مضمن في الغشاء. هذا يشكل قناة عبر الغشاء التي تقوم بالانتشار الميسر للبروتونات عبر الغشاء. الجزء الآخر يسمى F1. يبرز على السطح الخارجي لغشاء الثايلاكويد على جانب اللومن.

يوفر انهيار التدرج طاقة كافية لإحداث تغيير في جسيم F1 من ATPase مما ينتج عنه تخليق العديد من جزيئات ATP المعبأة بالطاقة.

للتلخيص ، يمكن القول أن التناضح الكيميائي يتطلب غشاء ، ومضخة بروتون ، وتدرج بروتوني ، و ATPase. يتم استخدام الطاقة لضخ البروتونات عبر الغشاء ، لإنشاء تدرج من البروتونات داخل غشاء الثايلاكويد. ATPase لديه قناة. تسمح هذه القناة بانتشار البروتونات عبر الغشاء. يطلق انتشار البروتونات طاقة كافية لتنشيط إنزيم ATPase. يحفز إنزيم ATPase تكوين ATP. يتم استخدام NADPH و ATP في تفاعل التخليق الحيوي الذي يحدث في السدى. هذا التفاعل مسؤول عن تثبيت ثاني أكسيد الكربون2 ولتركيب السكريات.


شاهد الفيديو: شرح خطوة نقل الإلكترون التى تحدث بعملية التنفس الخلوي (أغسطس 2022).