ខ្សែសង្វាក់ផ្លូវដង្ហើម: អង់ស៊ីមដែលមានមុខងារ

ប្រតិកម្មជីវគីមីទាំងអស់នៅក្នុងកោសិកានៃសារពាង្គកាយណាមួយបន្តដោយការចំណាយថាមពល។ សង្វាក់ដង្ហើមគឺជាលំដាប់នៃរចនាសម្ព័ន្ធជាក់លាក់ដែលត្រូវបានគេដាក់នៅលើភ្នាសខាងក្នុងនៃ mitochondria និងបម្រើសម្រាប់ការបង្កើត ATP នេះ។ tripenhosphate អេដ្យូសែនគឺជាប្រភពថាមពលសកលលោកហើយអាចកកកុញដោយខ្លួនឯងពី 80 ទៅ 120 គីឡូស៊ូល។

សង្វាក់អេឡិចត្រុងដង្ហើម - តើវាគឺជាអ្វី?

អេឡិចត្រុងនិងប្រូតុងមានតួនាទីសំខាន់ក្នុងការបង្កើតថាមពល។ ពួកវាបង្កើតភាពខុសគ្នាមួយនៅលើចំហៀងម្ខាងនៃភ្នាសផ្សិតដែលបង្កើតចលនាត្រង់ភាគល្អិត។ ខ្សែសង្វាក់ដង្ហើម (វាគឺជា ETC, ខ្សែសង្វាក់ការផ្លាស់ប្តូរអេឡិចត្រុ) គឺជាអ្នកសម្របសម្រួលក្នុងការផ្ទេរភាគល្អិតដែលបានចោទជាវិជ្ជមានចូលទៅក្នុងលំហកន្លែងអវយវៈនិងភាគល្អិតបន្ទុកអវិជ្ជមាននៅក្នុងកម្រាស់នៃភ្នាសខាងក្នុងនៃ mitochondria នេះ។

តួនាទីសំខាន់ក្នុងការបង្កើតថាមពលគឺជារបស់ ATP synthase ។ ស្មុគ្រស្មាញស្មុគស្មាញនេះកែប្រែថាមពលនៃចលនាដែលដឹកនាំដោយប្រូតុងទៅជាថាមពលនៃចំណងគីមីជីវៈ។ ដោយវិធីនេះស្មុគស្មាញដូចគ្នាស្ទើរតែត្រូវបានគេរកឃើញនៅក្នុង chloroplasts នៃរុក្ខជាតិ។

ភាពស្មុគស្មាញនិងអង់ស៊ីមនៃសង្វាក់ដង្ហើម

ការផ្លាស់ប្តូរនៃអេឡិចត្រុងត្រូវបានអមដោយប្រតិកម្មជីវគីមីនៅក្នុងវត្តមាននៃបរិមាណអង់ស៊ីមមួយ។ សារធាតុ ជីវសាស្ត្រសកម្ម ទាំងនេះច្បាប់ចម្លងជាច្រើនដែលបង្កើតបានរចនាសម្ព័ន្ធស្មុគស្មាញធំបម្រើជាអន្តរការីក្នុងការផ្ទេរអេឡិចត្រុ។

ស្មុគស្មាញនៃបំពង់ដង្ហើមគឺជាសមាសភាគកណ្តាលនៃការដឹកជញ្ជូននៃភាគល្អិតដែលបានចោទប្រកាន់។ សរុបមកមាន 4 ទម្រង់ដូចជាភ្នាសផ្នែកខាងក្នុងនៃ mitochondria ក៏ដូចជា ATP synthase ។ រចនាសម្ព័ន្ធទាំងអស់នេះត្រូវបានបង្រួបបង្រួមដោយគោលដៅរួមមួយ - ការផ្ទេរអេឡិចត្រុងតាមរយៈ ETC, ការផ្ទេរប្រូតុងអ៊ីដ្រូសែនចូលទៅក្នុងលំហកន្លែងអវកាសនិងជាផលវិបាក នៃការសំយោគ ATP ។

ស្មុគ្រស្មាញគឺជាចង្កោមនៃម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីនក្នុងចំណោមដែលមានអង់ស៊ីម, រចនាសម្ព័ន្ធនិងសញ្ញាប្រូតេអ៊ីន។ បរិវេណនីមួយៗនៃ 4 ស្មុគស្មាញបំពេញមុខងាររបស់វាផ្ទាល់ដែលវាមានលក្ខណៈពិសេស។ សូមមើលសម្រាប់អ្វីដែលភារកិច្ចនៅក្នុង ETC មានរចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះ។

ខ្ញុំស្មុគស្មាញ

នៅក្នុងការផ្ទេរអេឡិចត្រុងនៅក្នុងក្រាស់នៃភ្នាសមីនឆុនត្រុងសង្វាក់ដង្ហើមដើរតួនាទីសំខាន់។ ប្រតិកម្មរបស់ក្រុមនៃប្រូតុងអ៊ីដ្រូសែននិងអេឡិចត្រុងរបស់វាគឺជាប្រតិកម្មកណ្តាលរបស់អេធីអ៊ី។ ភាពស្មុគស្មាញដំបូងនៃខ្សែសង្វាក់ដឹកជញ្ជូនគឺទៅលើម៉ូលេគុល NAD * H + (នៅក្នុងសត្វ) ឬ NADP * H + (នៅក្នុងរុក្ខជាតិ) បន្ទាប់មកដោយបំបែកប្រូតូស 4 អ៊ីយ៉ុង។ ជាការពិតដោយសារតែប្រតិកម្មជីវគីមីនេះខ្ញុំស្មុគស្មាញត្រូវបានគេហៅថា NADH dehydrogenase (ដោយឈ្មោះអង់ហ្ស៊ីមកណ្តាល) ។

សមាសភាពនៃស្មុគស្មាញ dehydrogenase រួមមានប្រូតេអ៊ីនដែលមានជាតិដែក 3 ប្រភេទក៏ដូចជាពពួក mononucleotide flavin (FMN) ។

II

ការងាររបស់ស្មុគស្មាញនេះមិនត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការផ្ទេរប្រូតុងអ៊ីដ្រូសែនចូលទៅក្នុងលំហបានទេ។ មុខងារចម្បងនៃរចនាសម្ព័ន្ធនេះគឺដើម្បីផ្គត់ផ្គង់អេឡិចត្រុងបន្ថែមទៅខ្សែសង្វាក់ដឹកជញ្ជូនអ៊ីដ្រូសែនដោយការកត់សុីភាពជោគជ័យ។ អង់ហ្ស៊ីមកណ្តាលនៃស្មុគស្មាញគឺជោគជ័យ ubiquinone-oxidoreductase ដែលធ្វើឱ្យមានការបំផ្លាញអេឡិចត្រុងពីអាស៊ីត succinic និងបញ្ជូនទៅ lipophilic ubiquinone ។

អ្នកផ្គត់ផ្គង់អ៊ីដ្រូសែននិងប្រូតុងអេឡិចត្រុងទៅនឹងស្មុគស្មាញទីពីរគឺ FAD * H ₂ ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយប្រសិទ្ធភាពនៃវីតាមីន Flavin adenine dinucleotide គឺតិចជាងអាំងតេក្រាលរបស់វា - NAD * H ឬ NADP * H.

សមាសភាពនៃស្មុគស្មាញទី 2 រួមមានប្រូតេអ៊ីនជាតិដែក - ស៊ុលហ្វ័របីប្រភេទនិងអង់ហ្ស៊ីមនិចអុកស៊ីដរ៉ូរេដេហ្សែន។

ស្មុគស្មាញ III

សមាសភាគបន្ទាប់, ETC, មាន cytochromes b ₅₅₆ , B ₅₆₀ និង C ₁ ក៏ដូចជាប្រូតេអ៊ីន Riske ដែលខ្វះជាតិដែក។ ការងាររបស់ស្មុគស្មាញទីបីត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការផ្ទេរប្រូតុងអ៊ីយូសពីរចូលទៅក្នុងលំហកន្លែងអវកាសនិងអេឡិចត្រុងពីអ៊ុលបូលីហ្វុល ubiquinone លើ cytochrome ស៊ី។

លក្ខណៈពិសេសមួយនៃប្រូតេអ៊ីនគឺថាវារំលាយជាតិខ្លាញ់។ ប្រូតេអ៊ីនដទៃទៀតនៃក្រុមនេះដែលត្រូវបានគេរកឃើញនៅក្នុងសង្វាក់សង្វាក់នៃប្រព័ន្ធដង្ហើមគឺជាទឹករលាយ។ លក្ខណៈពិសេសនេះប៉ះពាល់ដល់ទីតាំងនៃម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីននៅក្នុងកម្រាស់នៃភ្នាសផ្នែកខាងក្នុងរបស់មេតូកូនីញ៉ា។

មុខងារស្មុគ្រស្មាញទីបីគឺ ubiquinone-cytochrome c-oxidoreductase ។

ស្មុគស្មាញ IV

វាក៏ជាស្មុគស្មាញអុកស៊ីតកម្ម cytochrome - គឺជាចំណុចចុងក្រោយនៅក្នុង ETC នេះ។ ការងាររបស់គាត់គឺដើម្បីផ្ទេរអាតូមអេឡិចត្រុងពីស៊ីតូចូមស៊ីទៅអាតូមអុកស៊ីសែន។ ជាបន្តបន្ទាប់ទ្រឹស្តីបទអាតូមនឹងមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងប្រូតុងអ៊ីដ្រូសែនដើម្បីបង្កើតទឹក។ អង់ហ្ស៊ីមសំខាន់គឺ cytochrome c-oxygen-oxidoreductase ។

ស្មុគស្មាញទីបួនរួមមាន cytochromes a, ₃ និង 2 អាតូមស្ពាន់។ Cytochrome _{ទី 3} ដើរតួនាទីកណ្តាលនៅក្នុងការផ្ទេរអេឡិចត្រុងទៅអុកស៊ីហ៊្សែន។ អន្តរកម្មនៃរចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះត្រូវបានបង្ក្រាបដោយអាសូតស៊ីណាតនិងកាបូនម៉ូណអុកស៊ីដដែលក្នុងន័យជាសកលនាំទៅដល់ការសំយោគនៃ ATP និងការស្លាប់។

Ubihinon

ថ្នាំ Ubiquinone គឺជាសារធាតុវីតាមីនដែលជាសារធាតុមួយដែលអាចផ្លាស់ទីដោយសេរីនៅក្នុងកម្រាស់នៃភ្នាស។ ខ្សែសង្វាក់នៃប្រព័ន្ធដកដង្ហើមរបស់មេតូកូនីញ៉ាមិនអាចធ្វើការដោយគ្មានរចនាសម្ព័ន្ធនេះបានទេពីព្រោះវាទទួលខុសត្រូវសម្រាប់ការដឹកជញ្ជូនអេឡិចត្រុងពីស្មុគ្រស្មាញ I និង II ទៅស្មុគស្មាញ III ។

ថ្នាំ Ubiquinone គឺជាវីតាមីនបេនូអាគីននីន។ រចនាសម្ព័ន្ធនេះអាចត្រូវបានចង្អុលបង្ហាញដោយសំបុរអក្សរ Q ឬជាអក្សរឡាតាំង LU (lipophilic ubiquinone) ។ ម៉ូលេគុលនៃម៉ូលេគុលនាំឱ្យបង្កើតប្រាំពីរ quinone ដែលជាសារធាតុអុកស៊ីតកម្មដ៏ខ្លាំងក្លាដែលមានគ្រោះថ្នាក់ដល់កោសិកា។

ATP synthase

តួនាទីសំខាន់ក្នុងការបង្កើតថាមពលគឺជារបស់ ATP synthase ។ រចនាសម្ព័ន្ធផ្សិតនេះប្រើថាមពលនៃចលនាត្រង់នៃភាគល្អិត (ប្រូតុង) ដើម្បីផ្លាស់ប្តូរវាទៅជាថាមពលនៃចំណងគីមី។

ដំណើរការសំខាន់ដែលកើតមានឡើងនៅទូទាំង ETC គឺការកត់សុី។ សង្វាក់ដង្ហើមគឺជាការទទួលខុសត្រូវចំពោះការផ្ទេរអេឡិចត្រុងទៅក្នុងក្រាស់នៃភ្នាសមីតទុរត្រុងនិងការប្រមូលផ្ដុំរបស់ពួកគេនៅក្នុងម៉ាទ្រីស។ ក្នុងពេលដំណាលគ្នាស្មុគស្មាញ I, III និង IV នុយប្រូតុងនៃអ៊ីដ្រូសែនចូលទៅក្នុងលំហលំហែកាយ។ ភាពខុសគ្នានៃការចោទប្រកាន់នៅលើផ្នែកនៃភ្នាសនេះនាំឱ្យចលនាដោយផ្ទាល់នៃប្រូតុងតាមរយៈ ATP synthase ។ ដូច្នេះ H + ធ្លាក់ចូលទៅក្នុងម៉ាទ្រីសជួបអេឡិចត្រុ (ដែលជាប់ទាក់ទងអុកស៊ីសែន) និងបង្កើតជាសារធាតុអព្យាក្រឹតសម្រាប់កោសិកា។

ATP synthase មាន F0 និង F1 subunits ដែលរួមគ្នាបង្កើតរ៉ោតទ័រម៉ូលេគុលមួយ។ F1 មានអាណត្តិបីអាល់ហ្វានិងអាណាបីដែលរួមគ្នាបង្កើតជាឆានែលមួយ។ បណ្តាញនេះមានអង្កត់ផ្ចិតដូចគ្នានឹងប្រូតុងអ៊ីដ្រូសែនដែរ។ នៅពេលដែលភាគល្អិតបន្ទុកវិជ្ជមានឆ្លងកាត់ ATP synthase ក្បាលរបស់ម៉ូលេគុល F ₀ បង្វិល 360 ដឺក្រេជុំវិញអ័ក្សរបស់វា។ កំឡុងពេលនេះកាកសំណល់ផូស្វ័រត្រូវបានគេភ្ជាប់ទៅនឹង AMP ឬ ADP (adenosine និង diphosphate) ដោយមានជំនួយនៃតំណភ្ជាប់ម៉ាក្រូដែលមានថាមពលច្រើន។

synthases ATP ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងរាងកាយមិនត្រឹមតែនៅក្នុង mitochondria ។ នៅក្នុងរុក្ខជាតិស្មុគ្រស្មាញទាំងនេះក៏មានទីតាំងនៅលើភ្នាសនៃសុញ្ញកាស (tonoplast) ក៏ដូចជានៅលើ thylakoids នៃ chloroplast ។

ផងដែរនៅក្នុងកោសិកានៃសត្វនិងរុក្ខជាតិមាន ATP -ece ។ ពួកគេមានរចនាសម្ព័ន្ធស្រដៀងគ្នាដូចនៅក្នុង synthases ATP ប៉ុន្តែសកម្មភាពរបស់ពួកគេគឺមានគោលបំណងនៅដាច់ពីគ្នានៃកាកសំណល់ផូស្វ័រជាមួយនឹងការចំណាយនៃថាមពល។

អត្ថន័យជីវសាស្រ្តនៃសង្វាក់ដង្ហើម

ទី 1 ផលិតផលចុងក្រោយនៃប្រតិកម្ម ETC គឺជាទឹករំលាយអាហារដែលគេហៅថា 300-400 មីលីលីត្រក្នុងមួយថ្ងៃ។ ទីពីរការសំយោគ ATP កើតមានហើយថាមពលត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងទំនាក់ទំនងជីវគីមីនៃម៉ូលេគុលនេះ។ នៅក្នុងថ្ងៃមួយ 40-60 គីឡូក្រាមនៃ adenosine triphosphate ត្រូវបានសំយោគហើយចំនួនទឹកប្រាក់ដូចគ្នានេះត្រូវបានប្រើនៅក្នុងប្រតិកម្ម enzymatic នៃកោសិកា។ អាយុកាលនៃម៉ូលេគុលមួយនៃ ATP គឺ 1 នាទីដូច្នេះខ្សែសង្វាក់ដង្ហើមគួរតែដំណើរការដោយរលូនច្បាស់លាស់និងគ្មានកំហុស។ បើមិនដូច្នោះទេកោសិកានឹងស្លាប់។

Mitochondria ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាស្ថានីយថាមពលនៃកោសិកាណាមួយ។ លេខរបស់ពួកគេអាស្រ័យទៅលើថ្លៃចំណាយថាមពលដែលតម្រូវសម្រាប់មុខងារជាក់លាក់។ ឧទាហរណ៍នៅក្នុងសរសៃប្រសាទរហូតដល់ 1,000 មីតូគីនឌ្រាអាចត្រូវបានរាប់ដែលជាញឹកញាប់បង្កើតជាចង្កោមនៅក្នុងបន្ទះដែលគេហៅថាបន្ទះ synaptic ។

ភាពខុសគ្នានៅក្នុងសង្វាក់ដង្ហើមនៅក្នុងរុក្ខជាតិនិងសត្វ

នៅក្នុងរុក្ខជាតិ "ស្ថានីយ៍ថាមពល" បន្ថែមទៀតនៃកោសិកាគឺ chloroplast នេះ។ សារធាតុប្រូតេអ៊ីន ATP ត្រូវបានគេរកឃើញផងដែរនៅលើភ្នាសផ្នែកខាងក្នុងនៃសរីរាង្គទាំងនេះហើយនេះគឺជាអត្ថប្រយោជន៍លើកោសិកាសត្វ។

ម្យ៉ាងវិញទៀតរុក្ខជាតិអាចរស់នៅក្នុងស្ថានភាពនៃកំហាប់ខ្ពស់នៃកាបូនម៉ូណូអុកស៊ីដនីហ្សែននិងស៊ីអ៊ីតណែតដោយសារតែផ្លូវដែលមានភាពធន់ទ្រាំទៅនឹងជាតិអ៊ីយ៉ូតដ៍នៅក្នុងអេធីអ៊ី។ ដូច្នេះខ្សែសង្វាក់ប្រព័ន្ធដកដង្ហើមបញ្ចប់នៅ ubiquinone អេឡិចត្រុងដែលត្រូវបានបញ្ជូនភ្លាមទៅអាតូមអុកស៊ីសែន។ ជាលទ្ធផល ATP តិចត្រូវបានសំយោគ, ប៉ុន្តែរោងចក្រនេះអាចរស់បានជាលក្ខខណ្ឌអវិជ្ជមាន។ សត្វក្នុងករណីបែបនេះដែលមានការប៉ះពាល់យូរ។

វាអាចប្រៀបធៀបប្រសិទ្ធភាពនៃផ្លូវ NAD, FAD និង cyanide ដែលមានស្ថេរភាពដោយប្រើសន្ទស្សន៍ផលិតកម្ម ATP សម្រាប់ការផ្ទេរអេឡិចត្រុង 1 ។

• ជាមួយ NAD ឬ NADP បានបង្កើតម៉ូលេគុល 3 នៃ ATP;
• ជាមួយ FAD ពីរម៉ូលេគុលនៃ ATP ត្រូវបានបង្កើតឡើង;
• ម៉ូលេគុលនៃ ATP ត្រូវបានបង្កើតឡើងតាមផ្លូវដែលមានស្ថេរភាព។

តម្លៃវិវត្តនៃ ETC

ចំពោះភាវរស់ eukaryotic ទាំងអស់ដែលជាប្រភពថាមពលដ៏សំខាន់មួយគឺជាខ្សែសង្វាក់ដង្ហើម។ ជីវគីមីវិទ្យានៃការសំយោគ ATP នៅក្នុងកោសិកាមួយត្រូវបានគេបែងចែកជាពីរប្រភេទគឺៈផូផូលលីភ័រក្រោមដីនិងផូផូឡូអ័រអុកស៊ីដកម្ម។ ETC ត្រូវបានប្រើក្នុងការសំយោគថាមពលនៃប្រភេទទីពីរដែលត្រូវបានដោយសារតែប្រតិកម្មកាត់បន្ថយការកាត់បន្ថយ។

នៅក្នុងសារពាង្គកាយ prokaryotic, ATP ត្រូវបានបង្កើតឡើងតែនៅក្នុងដំណើរការនៃការ phosphorylation ស្រទាប់ខាងក្រោមនៅក្នុងដំណាក់កាល glycolysis ។ ស្ករ 6 កាឡូរី (ជាទូទៅគឺគ្លុយកូស) ជាប់ពាក់ព័ន្ធក្នុងប្រតិកម្មនៃប្រតិកម្មហើយនៅពេលចាកចេញក្រឡាទទួលម៉ូលេគុល 2 ATP ។ ប្រភេទនៃការសំយោគថាមពលនេះត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាធាតុដើមដំបូងបង្អស់ចាប់តាំងពីនៅក្នុងដំណើរការ eukaryotic 36 ម៉ូលេគុល ATP ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងដំណើរការនៃការបញ្ចេញ phosphorylation ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនេះមិនមែនមានន័យថារុក្ខជាតិនិងសត្វសម័យទំនើបបានបាត់បង់សមត្ថភាពក្នុងការស្រូបយកធាតុផូស្វ័រ។ គ្រាន់តែប្រភេទនៃការសំយោគ ATP នេះបានក្លាយទៅជាផ្នែកមួយនៃដំណាក់កាលទាំងបីនៃការទទួលបានថាមពលនៅក្នុងកោសិកា។

Glyclicysis នៅក្នុង eukaryotes ឆ្លងកាត់នៅក្នុង cytoplasm នៃកោសិកា។ មានអង់ស៊ីមចាំបាច់ទាំងអស់ដែលអាចបំបែកស្ករទៅពីរម៉ូលេគុលនៃ អាស៊ីត pyruvic ជាមួយនឹងការបង្កើតម៉ូលេគុល 2 នៃ ATP ។ ដំណាក់កាលជាបន្តបន្ទាប់ទាំងអស់ឆ្លងកាត់ម៉ាទ្រីសនៃបេតុងត្រោយ។ វដ្ត Krebs ឬវដ្តនៃអាស៊ីត tricarboxylic ក៏កើតមាននៅក្នុង mitochondria ផងដែរ។ នេះគឺជាប្រតិកម្មនៃប្រតិកម្មជិតស្និទ្ធដែលជាលទ្ធផលដែល NAD * H និង FAD * H2 ត្រូវបានសំយោគ។ ម៉ូលេគុលទាំងនេះនឹងក្លាយជាសម្ភារៈដែលអាចចំណាយបាននៅ ETC នេះ។