Protonska pokretačka snaga

Autor Jennifer Stearns, Michael Surette

Pokretna sila protona nastaje kad se stanična membrana aktivira uslijed reakcija transporta elektrona nosačima elektrona ugrađenih u nju. U osnovi to uzrokuje da stanica djeluje poput malene baterije. Njegova se energija može odmah upotrijebiti za obavljanje posla, poput bičeva snage, ili se kasnije može pohraniti u ATP.

bolna kvržica na obrazu

Sinteza ATP-a povezana je s pokretačkom silom protona oksidativne fosforilacije, gdje se fosfatna skupina dodaje u ADP.



Iako je nekoliko koraka uključeno u stvaranje energizirane stanične membrane, iza ovog fenomena postoji jedan jednostavan koncept: odvajanje pozitivnih protona (H+) na vanjskoj strani membrane i negativni hidroksidni ioni (OH-) s unutarnje strane membrane.

Činjenica da su nabijeni onemogućava da ovi ioni sami prođu membranu. Hvatanje iona s obje strane membrane stvara dvije stvari koje zajedno čine pokretačka sila protona: pH i razliku u naboju. Razlika u naboju na unutarnjoj i vanjskoj strani stanice naziva se an elektrokemijski potencijal i ogroman je izvor energije.

Zamislite da stojite na krovu visoke zgrade i držite naranču. Ako pustite da naranča padne sa strane zgrade, do trenutka kad dosegne tlo dobit će toliko veliku brzinu da će velikom snagom udariti o tlo i razbiti se. Zbog velike razlike u visini odakle je pao i gdje je sletio, postoji velika količina energije.

To je nekako ista stvar s elektrokemijskim potencijalom, gdje velika razlika u naboju stvara puno potencijalne energije.

Kako se to događa je da tijekom prijenosa elektrona H+potiskuju se prema vanjskoj strani membrane. H+dolaze i iz NADH i iz disocijacije HdvaO u H+i OH-. Kao što ćete vidjeti za minutu, malo je složenije, ali sveukupni rezultat je nakupljanje pozitivnog naboja izvan stanice i negativnog naboja unutar.

U primjeru, pokretačka sila protona stvara se nizom kompleksa unutar stanične membrane. Te komplekse čine e-ranije spomenuti nosači, čija se točna kombinacija i broj razlikuju među organizmima.

image0.jpg

nuspojave amarila

Pokretna sila protona ima dva moguća početka:

  • Kompleks I: Jedan od načina na koji započinje pokretačka sila protona je doniranjem H+od NADH do flavin mononukleotida (FMN) da bi se dobio FMNHdva. 4H+premjestiti na vanjsku stranu ćelije kada FMNHdvadaruje 2e-na proteine ​​Fe / S u kompleksu I.

  • Kompleks II: Drugi način na koji započinje pokretačka sila protona je kroz kompleks II, gdje FADH hrani e-i H+od oksidacije sukcinat, proizvod ciklusa limunske kiseline, do kinona. Kompleks II manje je učinkovit od kompleksa I.

Jednom kad elektroni uđu u ciklus kroz kompleks I ili II, oni prelaze u kompleks III i na kraju IV:

  • Kompleks III: Kinoni su smanjeni u Q-ciklus (niz reakcija oksidacije i redukcije koenzima Q koje rezultiraju oslobađanjem dodatnog H + na vanjsku stranu membrane). Tada se elektroni prenose jedan po jedan iz Q-ciklusa u kompleks III, koji sadrži proteine ​​koji sadrže hem (konkretno, citokrom bc1) i FeS protein.

  • Kompleks IV: Citohrom pr1prijenosi e-na citokrom c, koji ih zatim prenosi na citokrome a i a3u kompleksu IV. Ovo je kraj retka gdje je Odvase smanjuje na HdvaILI.

Gotovo u svakom koraku H + se pumpa na vanjsku površinu membrane, povećavajući snagu pokretačke sile protona.

Lanci prijenosa elektrona razlikuju se među organizmima, ali uvijek imaju tri zajedničke stvari:

  • Nosači elektrona raspoređeni po redoslijedu povećanja reducirajuće snage

  • Naizmjenično H++ i-i e--samo prijevoznici

  • Stvaranje protonske pokretačke sile

Nazvana je proizvodnja adenozin trifosfata (ATP) iz aerobnog disanja oksidativne fosforilacije, a provodi ga kompleks proteina tzv ATP sintaza .

kako radi ozempic

Ovaj se kompleks sastoji od dvije podjedinice, F1i F0, od kojih je svaki zapravo rotacijski motor. Protoni (H+), vođeni natrag kroz membranu izvana od strane protonske pokretačke sile, prolaze kroz F0i izvršite pritisak (ili zakretni moment) na F1.

Molekula adenozin difosfata (ADP, sa samo dvije fosfatne skupine) zajedno sa slobodnom fosfatnom skupinom (Pi) vežu se za F1, a kada se obrtni moment oslobodi, energija može slobodno pokretati stvaranje ATP-a povezivanjem ADP-a i P-ai. Poput mnogih enzima, ATP sintaza je reverzibilna tako da može pridonijeti pokretačkoj sili protona, umjesto da je oslabi.

Dakle, čak i organizmi koji ne koriste oksidacijsku fosforilaciju, poput anaerobnih fermentatora, imaju ATP sintaze tako da još uvijek mogu stvoriti protonsku motivnu silu za pokretanje stvari poput kretanja biča ili prijenosa iona.