호흡 전자 수송 사슬에 슈퍼복합체의 존재는 SCAFI 단백질에 의해 보장됩니다. 호흡 사슬 숙신산의 전자 전달 사슬 감소

11.3.3.1. 전자 캐리어

전자 운반체는 십자 모양으로 배열된 내부 미토콘드리아 막의 표면이나 깊은 곳에 위치하며, 그 수와 패킹 밀도는 세포의 에너지 요구와 관련이 있습니다.

많은 전자 운반체는 보결단으로 헴을 포함하는 단백질입니다.

헴 분자의 특성은 헴 분자가 부착된 단백질에 따라 달라집니다. 또한, 서로 다른 시토크롬의 헴은 측면 그룹의 구조와 아포단백질에 부착하는 방법이 다를 수 있습니다. 따라서 시토크롬은 모두 거의 동일한 보결분자단을 가지고 있지만 산화환원 전위가 다를 수 있습니다.

전자 운반체는 빨간색을 띠기 때문에 시토크롬이라고 불립니다. 다양한 시토크롬은 문자 색인으로 지정됩니다. s 1, s, a, a 3 -회로에서의 위치 순서대로.

비헴 철 함유 전자 운반체의 또 다른 유형에는 철 원자가 단백질 시스테인 잔기의 설프히드릴 그룹뿐만 아니라 잔기의 설프히드릴 음이온에 결합되어 철-황 복합체 또는 중심을 형성하는 단백질이 포함됩니다( 그림 29).

쌀. 29.철-황 중심의 구조

사이토크롬에서와 같이, 그러한 중심에 있는 철 원자는 전자를 수용하고 기증하여 철(Fe 2+) 상태와 철(Fe 3+) 상태를 교대로 전달할 수 있습니다. 철-황 센터는 플라빈 함유 효소와 함께 기능하여 숙신산 탈수소효소와 지방 산화에 관여하는 탈수소효소로부터 전자를 받아들입니다.

또 다른 유형의 운반체는 FMN 함유 단백질입니다. FMN(플라빈 아데닌 모노뉴클레오티드)은 FAD 분자의 플라빈 절반인 화합물입니다. FMN은 FADN에서 철-황 센터로 전자를 전달합니다.

모든 단백질 운반체는 막에서 엄격하게 고정된 위치를 차지하고 특정 방식으로 배향되는 통합 단백질입니다. 예외는 시토크롬 c인데, 이는 외막에 느슨하게 결합되어 있어 쉽게 빠져나갑니다.

유일한 비단백질 전자 운반체는 유비퀴논이며, 한편으로는 퀴논이고 다른 한편으로는 (영어에서) 어디에서나 발견되기 때문에 그렇게 명명되었습니다. 어디에나 있는– 편재). 약칭은 CoQ, UQ 또는 간단히 Q입니다. 모든 철-황 센터는 유비퀴논에 전자를 기증합니다.

환원 동안 유비퀴논은 전자뿐만 아니라 양성자도 획득합니다(그림 30).

그림 30.유비퀴논 – 코엔자임 Q(a)
및 그 산화환원 변환(b)

전자 1개가 환원되면 세미퀴논(유기 자유 라디칼)으로 변하고, 전자 2개로 환원되면 하이드로퀴논으로 변합니다. 유비퀴논이 두 개가 아닌 한 개의 전자를 운반하는 역할을 하도록 하는 것은 자유 라디칼의 중간 형성입니다. 매우 긴 소수성 꼬리(10개의 연속 이소프레노이드 잔기에 40개의 탄소 원자)는 유비퀴논이 내부 미토콘드리아 막의 비극성 층에 쉽게 삽입되고 자유롭게 이동할 수 있는 능력을 제공합니다.

11.3.3.2. 벡터의 위치

캐리어 사이의 전자 흐름은 환원 전위가 더 높은(즉, 산화환원 전위가 더 낮은) 캐리어에서 환원 전위가 더 낮은(즉, 더 산화되고 산화환원 전위가 더 높은) 캐리어로 이동합니다(그림 31).

그림 31.미토콘드리아 호흡 사슬 구성 요소의 산화 환원 잠재력

미토콘드리아 사슬에서 수송체는 서로 다른 산화환원 전위를 가지고 있습니다.

체인의 전자 캐리어는 DG 0(자유 에너지)가 점차 감소하고 이에 따라 산화환원 전위가 증가하도록 회로에 위치합니다. 사슬에 인접한 캐리어로 전자가 전달되는 각 단계에서 자유 에너지가 방출됩니다.

포도당이 산화되는 동안 전자는 NADH 및 FADH 2에서 산소로 전달됩니다. 많은 수송체가 이 과정에 관여하지만 미토콘드리아 막에 내장된 4개의 복합체로 분류될 수 있습니다
(그림 32).

쌀. 32. 4개의 전자 수송 복합체
미토콘드리아 막에서

복합체 사이에서 전자는 이동 운반체인 유비퀴논과 시토크롬 c와 함께 이동합니다. 유비퀴논은 복합체 I과 II로부터 전자를 받아 복합체 III으로 전달합니다. 시토크롬 c는 복합체 III과 IV 사이의 중개자 역할을 합니다. 복합체 I은 NADH에서 Q로 전자를 전달합니다. 복합체 II – 석시네이트에서 FADN 2를 거쳐 Q까지; 복합체 III은 QH2를 사용하여 시토크롬 c를 환원시키고, 복합체 IV는 시토크롬에서 전자를 전달합니다. 와 함께산소를 위해. 복합체 I, III 및 IV는 각각 NADH-CoQ 환원효소, CoQH 2 -시토크롬으로 불립니다. 와 함께- 환원효소와 시토크롬 산화효소. 복합체 IV(시토크롬 산화효소)는 여러 단백질로 구성됩니다. 시토크롬으로부터 전자를 받는다. 와 함께미토콘드리아 내부막의 바깥쪽에 있습니다. 산소로 가는 길에 이 전자들은 시토크롬을 통과합니다. ㅏ그리고 3, Cu + 및 Cu 2+ 상태로 교대로 변환되는 구리 원자를 포함합니다. 시토크롬 산화효소는 유리 산소를 감소시킵니다.

오 2 + 4 전자 - + 4H + ® 2H 2 O

11.3.3.3. 미첼의 화학삼투 이론

호흡 사슬을 따라 전자가 이동하면 ATP가 생성됩니다. 전자 수송과 ATP 합성을 결합하는 메커니즘의 개념은 1961년 영국의 생화학자 Peter Mitchell에 의해 개발되었습니다(Mitchell은 1978년에 노벨상을 수상했습니다). Mitchell은 전자의 흐름으로 인해 양성자가 미토콘드리아에서 주변 환경으로 펌핑되어 막을 가로질러 양성자 구배가 생성된다는 사실을 발견했습니다(외부 용액의 pH가 감소함). 양성자는 양전하를 띤 입자이기 때문에 미토콘드리아에서 펌핑되기 때문에 전위차(마이너스-내부)와 pH 차이(높음-내부)가 막에 발생합니다. 전기 및 농도 구배는 함께 (Mitchell에 따르면) ATP 합성을 위한 에너지원인 양성자 원동력을 구성합니다(그림 33).

쌀. 33.내부 ATP 합성 계획
미토콘드리아 막

양성자 원동력은 전자의 흐름을 사용하여 ADP와 인으로부터 ATP를 합성하는 ATP 합성효소 복합체를 구동합니다. 이 복합체는 특수 양성자 채널(크리스테의 내부 표면을 덮는 버섯 모양의 돌기)입니다. 복합체는 두 개의 상호 연결된 구성 요소 F 0 F 1로 표시되며 각 구성 요소는 여러 단백질 분자로 구성됩니다. F 0은 멤브레인에 움푹 들어가고 F 1은 표면에 위치합니다. ATP가 합성되는 곳은 F1이고 F0은 양성자 채널 자체의 기능을 수행합니다 (그림 34).

그림 34. E. coli의 F 0 F 1 ATP 합성효소의 "버섯" 구조에 대한 도식적 표현. F 0 성분은 막을 관통하여 양성자를 위한 채널을 형성합니다. F 1은 3개의 a와 3개의 b 하위 단위로 구성되어 "버섯 뚜껑"과 같은 육면체 구조를 형성하도록 구성되고, 1개의 g, 1개의 d 및 1개의 e 하위 단위는 F 0을 연결하는 "막대"를 형성한다고 가정합니다. F 1 채널로

ATP 합성효소를 통해 ATP가 어떻게 생성되는지는 정확히 알려져 있지 않습니다. 한 이론에 따르면, F0 인자를 통한 양성자의 전위 동안 ADP와 인으로부터 ATP를 합성하는 F1 성분에서 형태 변화가 발생합니다.

NADH에서 산소로 전달되는 모든 전자쌍에 대해 미토콘드리아 기질에서 10개의 양성자가 펌핑됩니다. 따라서 NADH 1 분자가 산화되면 2.5 ATP 분자가 합성되고, FADH 2 분자 1 개가 산화되면 1.5 ATP 분자가 합성됩니다. 이전에는 각각 3개의 ATP 분자와 2개의 ATP 분자가 합성되는 것으로 여겨졌습니다. 전자 2개의 이동은 산소 원자 1개의 환원과 동일하므로 이러한 양을 일반적으로 P/O 비율이라고 합니다.

포도당 분자가 CO 2 및 H 2 O로 산화되는 동안 ATP의 수율.

해당과정은 2개의 ATP 분자를 생성합니다(4개는 생성되지만 2개는 소비됨). 해당작용 동안, 포도당 1분자당 NADH 2분자가 세포질에도 형성됩니다. 시트르산 회로에서는 2개의 ATP 분자가 형성됩니다(포도당 1분자에서 2개의 아세틸-CoA 분자가 형성되어 주기가 2번 전환됩니다).

포도당 1분자당 피루브산 탈수소효소는 NADH 2분자를 생성하고, 시트르산 회로는 NADH 6분자를 생성합니다. 이들의 산화로 인해 20개의 ATP 분자가 합성됩니다. 숙신산염이 푸마르산염으로 전환되는 동안 FADH2의 산화로 인해 3개의 ATP 분자가 더 형성됩니다.

ATP 분자의 총 생산량은 NADH를 호흡 사슬에 전달하기 위해 세포가 어떤 셔틀 메커니즘(글리세로인산염 및 말산염 아스파르트산염)을 사용하는지에 따라 달라집니다. 글리세롤 인산염 메커니즘에서 NADH의 전자는 디히드록시아세톤 인산염으로 전달되어 글리세롤-3-인산염을 형성하고, 이는 전자를 호흡 사슬로 전달합니다(그림 35). 이는 글리세롤-3-인산 탈수소효소의 참여로 발생합니다. 세포질 NADH의 도움으로 플라보단백질인 글리세롤-3-인산 탈수소효소의 보결분자 그룹인 미토콘드리아 FAD가 회복됩니다.

쌀. 35.글리세롤 인산염 셔틀 메커니즘

또 다른 셔틀 시스템인 말레이트-아스파르트산 시스템은 전자를 세포질 NADH에서 미토콘드리아 NAD+로 전달합니다(그림 36). 이는 미토콘드리아 NADH의 형성으로 이어지며, 이는 전자 전달 사슬에서 더욱 산화됩니다. 세포질에서 NADH는 옥살아세트산을 말산으로 환원시킵니다. 후자는 운반체의 도움으로 미토콘드리아로 들어가고, 그곳에서 NAD+가 환원되면서 옥살로아세트산으로 재산화됩니다. 옥살아세트산 자체는 미토콘드리아를 떠날 수 없기 때문에 먼저 아스파테이트로 변하고, 이는 운반체에 의해 세포질로 운반됩니다. 세포질에서 아스파르트산염은 탈아미노화되어 옥살로아세트산으로 바뀌고 이로써 셔틀 메커니즘이 닫힙니다.

그림 36.전자 전달을 위한 말레이트-아스파르트산염 셔틀 시스템

이들은 미토콘드리아의 내막에 떠 다니는 단백질 복합체와 전자 운반체로서 사슬을 따라 서로 전자를 전달하여 에너지를 생성합니다. 4개의 호흡 단백질 복합체가 있으며, 이들이 막에서 어떻게 구성되어 있는지, 즉 서로 독립적으로 떠다니는지 아니면 함께 결합하여 소위 슈퍼복합체를 형성하는지 아직 명확하지 않습니다. 스페인 연구진은 SCAFI(슈퍼복합체 조립 인자 I)라는 단백질이 호흡 복합체를 슈퍼복합체로 조립하는 것을 구체적으로 조절한다는 사실을 발견했습니다.

수십 년 전, 미토콘드리아의 호흡 단백질 복합체가 막 분리되어 연구되었을 때, 이들은 서로 독립적으로 막에 존재하고 유비퀴논과 시토크롬 C 사이를 이동하는 전자 운반체의 도움을 통해서만 통신한다고 가정했습니다(그림 1). 1). 이 가정을 "유체 모델"이라고 합니다. 그러나 상황이 그렇게 단순하지 않고 호흡 복합체가 더 큰 구조, 즉 "슈퍼 복합체"로 통합될 수 있다는 증거가 점차 나타났습니다.

예를 들어, 복합체 I은 복합체 III 또는 IV가 없으면 일반적으로 불안정하다는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 2000년에 "고체 모델"이라고 불리는 대담한 가설이 제시되었습니다. 이에 따라 복합체 I, III 및 IV가 레스피라솜이라는 하나의 거대한 슈퍼 복합체로 결합되어 더 조화롭게 작동합니다. Hermann Schägger, Kathy Pfeiffer, 2000. 효모 및 포유류 미토콘드리아 호흡 사슬의 슈퍼복합체 참조). 필요한 레스피라솜은 소 심장 근육의 미토콘드리아에서 분리되었지만, 항상 섬세한 분자 연구에서 그렇듯, 이는 단순히 잘못 선택된 기술의 인공물일 가능성이 남아 있었고 복합체는 소의 미토콘드리아가 아닌 함께 연결되었습니다. 막이지만 연구원의 시험관에 직접 들어갑니다. 그 후 몇 년 동안 레스파이라솜의 존재를 증명하거나 반증하려는 수많은 시도가 있었지만 헛된 일이었습니다. 레스피라솜에 대해 찬성하거나 반대하는 결정적인 주장은 얻지 못했습니다. Respirasome과 기타 초복합체는 일부 단백질 분리 기술을 사용하여 미토콘드리아에서 완벽하게 감지할 수 있었지만 이것이 사실인지 인공물인지는 여전히 불분명했습니다.

논의된 작품의 저자들은 다른 각도에서 문제에 접근하기로 결정했습니다. 레스피라좀(및 기타 초복합체)이 인공물이 아니라면 아마도 호흡 복합체뿐만 아니라 다른 보조 단백질로도 구성될 것입니다. 그리고 이러한 보조 단백질이 식별되고 "재생"되면(예를 들어 끄거나 켜는 경우) 슈퍼복합체의 존재에 대한 간접적인 증거(또는 반대로 반박)를 얻을 수 있으며 일반적으로 어떤 조건에서 이해할 수 있습니다. 이러한 복합체가 형성되며 왜 필요한가요?

따라서 연구자들은 먼저 미토콘드리아에서 개별적으로 슈퍼복합체와 호흡 복합체를 분리한 다음(이는 단백질 혼합물을 분리하는 가장 온화한 방법 중 하나인 청색 전기영동(BN-PAGE 참조)을 사용하여 수행되었습니다), 그런 다음 슈퍼복합체를 구성하는 단백질과 "단일" 복합체. "호흡 복합체.

그리고 하나의 단백질(모호한 이름 Cox7a2l - 시토크롬 C 산화효소 하위 단위 VIIa 폴리펩티드 2 유사)이 호흡 복합체 IV를 포함하는 슈퍼복합체(즉, 레스피라좀과 슈퍼복합체 III+IV)에만 존재한다는 것이 밝혀졌습니다. 단일 단지에서는 발견되지 않습니다. 동시에 연구자들은 이 단백질이 손상된(그리고 분명히 생존할 수 없는) 형태의 세 가지 돌연변이 마우스 세포주에서 미토콘드리아 막의 복합체 IV와 관련된 초복합체가 전혀 검출되지 않는다는 것을 우연히 발견할 만큼 운이 좋았습니다. 더욱이, 정상 단백질의 유전자가 돌연변이 세포에 삽입되면 이러한 슈퍼복합체가 형성되기 시작합니다. 이 모든 것으로부터 연구자들은 논리적 결론을 도출했습니다. 이 단백질은 복합체 IV가 슈퍼복합체를 형성하는 데 도움이 되므로 SCAFI(슈퍼복합체 조립 인자 I)로 이름을 바꾸고 더 자세히 연구할 가치가 있다는 것입니다.

공평하게 말하자면, 슈퍼복합체를 안정화하는 단백질에 대한 아이디어는 새로운 것이 아닙니다. 작년에 두 가지 단백질인 Rcf1과 Rcf2가 이미 효모에서 발견되었으며 이는 슈퍼복합체의 형성에도 관여했습니다(V. Strogolova 참조). et al., 2012. 저산소증 유발 유전자 1 단백질 계열의 구성원인 Rcf1 및 Rcf2는 미토콘드리아 시토크롬 bc1-시토크롬 C 산화효소 초복합체의 중요한 구성 요소입니다.

슈퍼복합체 형성이 필요한 이유는 무엇입니까? 연구자들은 이 현상에 대한 명쾌한 설명을 제안했습니다(그림 2).

막에 슈퍼복합체가 없고 호흡 복합체가 개별적으로 그리고 서로 독립적으로 작동한다고 가정해 보겠습니다. 그런 다음 전자의 전달은 단 하나의 가지만 있는 간단한 경로를 따라 발생합니다. 복합체 I은 NADH에서 조효소 Q로 전자를 전달하고(이 조효소 Q 풀을 "CoQ NADH"라고 칭함), 복합체 II는 숙신산염에서 조효소 Q로 전자를 전달합니다(우리는 이 조효소 Q 풀을 "CoQ FAD"라고 부르겠습니다. 왜냐하면 복합체 II의 산화는 보조인자 FAD의 도움으로 발생하기 때문입니다. 그 후, 두 조효소 Q 풀에서 복합체 III을 사용하여 전자가 시토크롬 c로 전달됩니다(즉, 하나의 큰 시토크롬 c 풀만 형성됩니다. 두 스트림 모두에 속하기 때문에 Cyt c라고 부르겠습니다). 마지막으로 복합체 IV에 갇힌 시토크롬 c는 전자를 산소로 전달합니다. 즉, 전체 시스템에는 IV 복합체 풀이 하나만 있습니다. 이를 IV 둘 다라고 부르겠습니다.

외로운 복합체 외에도 막에 떠 있는 초복합체도 있다면 전자 경로는 더 복잡하고 분기됩니다. 위에서 설명한 자유 복합체를 통한 경로 외에도 레스피라솜에 들어갈 수도 있으며, 그곳에서 결국 별도의 복합체 IV 풀(IV NADH라고 부르자)이 이들을 별도의 시토크롬 C 풀에서 산소로 옮깁니다. 복합체 II의 도움으로 그들은 초복합체 III+IV에 도달할 수 있으며, 그곳에서 다시 산소로 이동하게 됩니다(우리는 이 복합체 풀을 IV IV FAD라고 부르겠습니다). 따라서 우리는 IV - IV NADH, IV FAD 및 IV 복합체의 세 가지 풀을 갖게 됩니다.

이러한 분할의 결과로 시스템은 더욱 유연해지고 하나의 기판으로 인한 과포화와 기판 간의 경쟁을 방지하며 반대로 최적의 수준에서 다양한 기판을 사용하도록 조정됩니다. 예를 들어, 미토콘드리아에 숙신산(FAD 경로를 따라 전자를 보내는)만을 "공급"하는 경우 슈퍼복합체가 없을 때 존재하는 것보다 더 빠르게 처리합니다. 그러나 이러한 미토콘드리아가 숙신산염과 피루브산 + 말산염(NADH 경로를 통해 전자를 보내는)을 모두 포함하는 배지에 배치되면 슈퍼복합체를 포함하는 미토콘드리아에서 숙신산염 처리는 변하지 않지만 슈퍼복합체가 없는 미토콘드리아에서는 크게 떨어질 것입니다(그림 . 삼 ).

분명히, 슈퍼복합체의 존재는 단순히 전자 전달 사슬에서 추가적이고 선택적인 "활"일 뿐입니다. 비록 슈퍼복합체가 이 사슬에 인체공학적 요소를 추가한 것처럼 보이지만, 그것이 없는 경우에도 미토콘드리아(및 이러한 미토콘드리아가 작동하는 동물)는 기분이 좋습니다. 논의 중인 연구는 첫째로 초복합체의 존재에 대한 유전적 증거를 제공하고, 둘째로 전자 전달 사슬의 가소성에 대한 우아한 이론을 제안합니다.

양성자 전위는 어디에서 유도되는가? 양성자 전위는 ATP 합성효소에 의해 ATP의 화학 결합 에너지로 변환됩니다. ETC와 ATP 합성효소의 접합 작업을 산화적 인산화라고 합니다.

진핵생물의 미토콘드리아에서 전자 전달 사슬은 NADH의 산화와 복합체 I에 의한 유비퀴논 Q의 환원으로 시작됩니다. 다음으로, 복합체 II는 숙시네이트를 푸마르산염으로 산화시키고 유비퀴논 Q를 환원시킵니다. 유비퀴논 Q는 시토크롬 C 복합체 III에 의해 산화되고 환원됩니다. 사슬의 끝에서 복합체 IV는 시토크롬 c에서 산소로 전자가 이동하여 물을 형성하는 것을 촉매합니다. 반응의 결과, 일반적으로 방출되는 양성자 6개와 전자 6개마다 O2 분자 1개와 NAD·H 분자 10개가 소비되므로 물 분자 2개가 방출됩니다.

복합체 I 또는 NADH 탈수소효소 복합체는 NAD-H를 산화시킵니다. 이 복합체는 세포 호흡 과정에서 중심적인 역할을 합니다. ATP 합성을 위한 양성자 구배의 거의 40%가 이 복합체에 의해 생성됩니다. 복합체 I은 NADH를 산화시키고 막으로 방출되는 유비퀴논 한 분자를 감소시킵니다. 산화된 모든 NADH 분자에 대해 복합체는 막을 통해 4개의 양성자를 전달합니다. NADH 탈수소효소 복합체는 전자 2개를 빼앗아 유비퀴논으로 전달합니다. 유비퀴논은 지용성입니다. 막 내부의 유비퀴논은 복합체 III으로 확산됩니다. 동시에 복합체 I은 기질에서 양성자 2개와 전자 2개를 미토콘드리아로 펌핑합니다.

복합체 I의 전자 수송 사슬. 회색 화살표 - 가능성이 없거나 현재 존재하지 않는 수송 경로

N5 클러스터는 전위가 매우 낮으며 사슬 전체에 걸쳐 전자의 총 흐름 속도를 제한합니다. 철-황 중심에 대한 일반적인 리간드(시스테인 잔기 4개) 대신 시스테인 잔기 3개와 히스티딘 잔기 1개로 배위되며, 효소 깊숙한 곳에 위치하지만 전하를 띠는 극성 잔기로 둘러싸여 있습니다.

클러스터 N7은 일부 박테리아의 복합체 I에만 존재합니다. 그것은 다른 클러스터로부터 상당히 제거되어 있고 그들과 전자를 교환할 수 없으므로 분명히 유물입니다. 복합체 I과 관련된 일부 박테리아 복합체에서는 N7과 다른 클러스터 사이에 4개의 보존된 시스테인 잔기가 발견되었으며, 박테리아 복합체 I에서는 Aquifex aeolicus N7을 나머지 클러스터와 연결하는 추가 Fe 4 S 4 클러스터가 발견되었습니다. 이것으로부터 다음과 같다 A. 아이올리쿠스복합체 I은 NADH 외에 또 다른 전자 공여체를 사용할 수 있으며 이를 N7을 통해 전달합니다.

NADH 탈수소효소 복합체는 트리카르복실산 회로 동안 매트릭스에 형성된 NADH를 산화시킵니다. NADH의 전자는 막 수송체인 유비퀴논 Q를 복원하는 데 사용되며, 이는 이를 미토콘드리아 전자 수송 사슬의 다음 복합체인 복합체 III 또는 시토크롬으로 전달합니다. 기원전 1-복합체.

NADH 탈수소효소 복합체는 양성자 펌프처럼 작동합니다. 모든 산화된 NADH와 환원된 Q에 대해 4개의 양성자가 막을 통해 막간 공간으로 펌핑됩니다.

반응 중에 생성된 전기화학적 전위는 ATP를 합성하는 데 사용됩니다. 복합체 I에 의해 촉매되는 반응은 가역적이며 호기성 숙신산염에 의해 유도된 NAD+ 환원이라고 불리는 과정입니다. 높은 막 전위와 과도한 환원된 유비퀴놀의 조건에서 복합체는 전자를 사용하여 NAD+를 환원하고 양성자를 매트릭스로 다시 전달할 수 있습니다. 이러한 현상은 일반적으로 숙신산염이 많고 옥살아세트산이나 말산염이 적을 때 발생합니다. 유비퀴논의 환원은 숙신산 탈수소효소, 즉 미토콘드리아 효소에 의해 수행됩니다. 높은 양성자 구배 조건에서 유비퀴놀에 대한 복합체의 친화력은 증가하고 농도 증가로 인해 유비퀴놀의 산화환원 전위는 감소하여 내부 미토콘드리아 막의 전위를 따라 전자의 역수송이 가능해집니다. NAD. 이 현상은 실험실 조건에서 관찰되었으나, 살아있는 세포에서 발생하는지 여부는 알려져 있지 않습니다.

단지 I에 대한 연구의 초기 단계에서 널리 논의된 모델은 단지와 유사한 시스템이 단지에서 작동한다는 가정을 기반으로 했습니다. 그러나 이후의 연구에서는 복합체 I에서 본질적으로 결합된 퀴논을 발견하지 못했고 이 가설을 완전히 거부했습니다.

NADH 탈수소효소 복합체는 효소 자체의 구조적 변화를 통해 독특한 양성자 수송 메커니즘을 갖는 것으로 보입니다. ND2, ND4 및 ND5 서브유닛은 서로 상동성이고 박테리아 Mrp Na + /H + 안티포트와 상동성이기 때문에 안티포트 유사라고 불립니다. 이들 3개의 하위단위는 보존된 전하를 띤 아미노산 잔기(주로 라이신과 글루타메이트)로 구성된 3개의 주요 양성자 채널을 형성합니다. 네 번째 양성자 채널은 Nqo8 하위 단위와 작은 하위 단위 ND6, ND4L 및 ND3의 일부로 형성됩니다. 채널은 안티포트 유사 하위 단위의 유사한 채널과 구조가 유사하지만 매트릭스 측면에 비정상적으로 많은 수의 조밀하게 포장된 글루타메이트 잔기가 포함되어 있어 E-채널이라고 불립니다(라틴 E가 표준으로 사용됨). 글루타메이트에 대한 지정). ND5 하위 단위의 C 말단에서 비정상적으로 긴(110Å) α-나선(HL)으로 연결된 두 개의 막관통 나선으로 구성된 확장이 확장됩니다. 이는 복합체의 매트릭스를 향하는 측면을 따라 통과하여 세 개 모두를 물리적으로 연결합니다. 안티포트와 같은 하위 단위이며 전자 전달과 구조 재배열을 결합하는 데 관여할 가능성이 있습니다. 또 다른 결합 요소인 βH는 일련의 중첩 및 α-나선으로 형성되며 복합체의 반대편 주변 세포질 측면에 위치합니다. 전자 수송이 양성자 이동과 정확히 어떻게 결합되는지는 아직 완전히 알려져 있지 않습니다. N2 클러스터의 강력한 음전하가 주변 폴리펩티드를 밀어내어 서로 멀리 떨어져 있는 모든 항포트 유사 하위 단위로 확산되는 구조적 변화를 일으킬 수 있다고 믿어집니다. 또 다른 가설은 구조적 변화로 인해 비정상적으로 긴 유비퀴논 결합 부위가 극도로 낮은 산화환원 전위와 음전하를 갖는 유비퀴놀 Q−2를 안정화시킨다는 것입니다. 구조적 변화와 관련 양성자 수송의 동역학에 대한 많은 세부 사항은 아직 알려지지 않았습니다.

가장 많이 연구된 복합체 I 억제제는 로테논(유기 살충제로 널리 사용됨)입니다. 로테논과 로테노이드는 다음과 같은 여러 열대 식물 속의 뿌리에 존재하는 이소플라보노이드입니다. 안토니아 (로가니과), 데리스그리고 론코카르푸스 (콩과). 로테논은 곤충과 물고기의 미토콘드리아가 특히 민감하기 때문에 살충제와 어독으로 오랫동안 사용되어 왔습니다. 이미 17세기부터 프랑스령 기아나의 원주민과 기타 남미 인디언들이 로테논 함유 식물을 낚시에 사용한 것으로 알려져 있습니다. 로테논은 유비퀴논 결합 부위와 상호작용하고 주요 기질과 경쟁합니다. 로테논에 의한 복합체 I의 장기간 전신 억제는 도파민성 뉴런(신경전달물질인 도파민 분비)의 선택적 사멸을 유도할 수 있는 것으로 나타났습니다. 유비퀴논과 구조적으로 유사한 또 다른 강력한 복합 I 억제제인 ​​피에리시딘 A도 비슷한 방식으로 작용합니다. 바르비투르산의 유도체인 아미탈나트륨도 이 그룹에 속합니다.

복합체 I에 대한 50년 이상의 연구에도 불구하고 복합체 내에서 전자 전달을 차단하는 억제제를 발견하는 것은 불가능했습니다. 로테논이나 피에리시딘과 같은 소수성 억제제는 말단 N2 클러스터에서 유비퀴논으로의 전자 이동을 단순히 방해합니다.

복합체 I을 차단하는 또 다른 물질은 NADH의 산화 반응에서 아데노신 이인산 리보스입니다. 이는 뉴클레오티드 결합 부위(FAD)에서 효소에 결합합니다.

복합체 I의 가장 강력한 억제제 중 일부는 아세토게닌 계열을 포함합니다. 이들 물질은 ND2 서브유닛과 화학적 가교를 형성하는 것으로 나타났으며, 이는 유비퀴논 결합에서 ND2의 역할을 간접적으로 나타냅니다. 아세토게닌 롤리니아스타틴-2가 로테논 이외의 부위에 결합하는 것으로 발견된 최초의 복합체 I 억제제라는 점은 흥미롭습니다.

항당뇨병제인 메트포르민은 적당한 억제 효과를 가지고 있습니다. 분명히, 약물의 이러한 특성은 그 작용 메커니즘의 기초가 됩니다.

석신산염의 전자는 먼저 FAD로 전달된 다음 Fe-S 클러스터를 통해 Q로 전달됩니다. 복합체의 전자 전달에는 양성자 구배가 생성되지 않습니다. 숙신산염의 산화 과정에서 형성된 2H+는 막의 같은 면, 즉 매트릭스에 남아 있다가 퀴논의 환원 과정에서 재흡수됩니다. 따라서 복합체 II는 막을 가로지르는 양성자 구배 생성에 기여하지 않고 숙시네이트에서 유비퀴논으로의 전자 전달체로만 기능합니다.

석신산염의 산화 결과, 전자는 FAD로 전달된 다음 철-황 클러스터 사슬을 따라 클러스터에서 클러스터로 전달됩니다. 그곳에서 이들 전자는 결합 부위에 대기 중인 유비퀴논 분자로 전달됩니다.

전자가 클러스터에서 헴으로 직접 이동하는 것을 방지하기 위해 특수한 게이트 메커니즘이 작동한다는 가정도 있습니다. 게이트의 유력한 후보는 철-황 클러스터와 헴 사이에 직접 위치하며 결합된 유비퀴논에 가까운 서브유닛 B의 히스티딘 -207이며 아마도 이러한 산화환원 센터 사이의 전자 흐름을 제어할 수 있습니다.

복합체 II 억제제에는 두 가지 클래스가 있습니다. 일부는 석시네이트 결합 포켓을 차단하고 다른 일부는 유비퀴놀 결합 포켓을 차단합니다. 유비퀴놀을 모방하는 억제제에는 카르복신과 테노일트리플루오로아세톤이 포함됩니다. 석시네이트의 억제제-유사체에는 합성 화합물 말로네이트뿐만 아니라 크렙스 회로의 성분, 말레이트 및 옥살로아세트산이 포함됩니다. 흥미롭게도 옥살로아세트산은 가장 강력한 복합 II 억제제 중 하나입니다. 트리카르복실산 회로의 일반적인 대사산물이 복합체 II를 억제하는 이유는 아직 불분명하지만 복합체 I의 역전자 수송을 최소화하여 보호 역할을 하여 초과산화물이 형성될 수 있다고 제안되어 왔습니다.

유비퀴놀 모방 억제제는 1960년대부터 농업에서 살균제로 사용되어 왔습니다. 예를 들어 카르복신은 줄기녹병, 담자균병 등 담자균으로 인한 질병에 주로 사용되어 왔습니다. 리족토니아. 최근에는 더 넓은 범위의 병원균이 억제된 다른 화합물로 대체되었습니다. 이러한 화합물에는 보스칼리드(boscalid), 펜티오피라드(pentthiopyrad) 및 플루오피람(fluopyram)이 포함됩니다. 농업적으로 중요한 일부 곰팡이는 이 새로운 세대의 억제제의 작용에 민감하지 않습니다.

시토크롬-bc1-복합체(시토크롬 복합체 기원전 1) 유비퀴놀-시토크롬 c-옥시도리덕타제 또는 복합체 III - 전자 수송 호흡 사슬의 다단백질 복합체이자 미토콘드리아 막의 양성자 구배의 가장 중요한 생화학적 발생기. 이 다중단백질 막관통 복합체는 미토콘드리아(시토크롬)에 의해 암호화됩니다. 비) 및 핵 게놈.

시토크롬- bс 1-복합체는 다음 방정식에 따라 환원된 유비퀴논을 산화시키고 시토크롬 c(E°"=+0.25V)를 환원시킵니다:

복합체 내 전자 수송은 매트릭스(in)에서 막간 공간(out)으로의 양성자 전달 및 미토콘드리아 막의 양성자 구배 생성과 관련됩니다. 유비퀴논에서 시토크롬 c까지의 수송 사슬을 따라 전달되는 전자 2개마다 2개의 양성자가 매트릭스에서 흡수되고 4개가 더 막간 공간으로 방출됩니다. 환원된 시토크롬 c는 수용성 분획에서 막을 따라 이동하고 하나의 전자를 다음 호흡 복합체인 시토크롬 산화효소로 전달합니다.

발생하는 이벤트는 1976년 Peter Mitchell이 ​​가정한 Q-사이클로 알려져 있습니다. Q-주기의 원리는 복합체 자체에서 퀴논의 산화 및 환원의 결과로 막을 통해 H+의 이동이 발생한다는 것입니다. 이 경우, 퀴논은 각각 막의 다른 측면에서 선택적으로 수상으로부터 2H+를 주고 받습니다.

복합체 III의 구조에는 퀴논이 결합할 수 있는 두 개의 중심, 즉 두 개의 "포켓"이 있습니다. 그 중 하나인 Q 아웃 센터는 철-황 클러스터 2Fe-2S와 헴 사이에 위치합니다. 비 L은 막의 바깥쪽 근처에 있고 막간 공간을 향하고 있습니다. 환원된 유비퀴논(QH 2)이 이 주머니에 결합됩니다. 다른 하나인 Q in Pocket은 산화된 유비퀴논(Q)을 결합하도록 설계되었으며 매트릭스와 접촉하는 막의 내부(내부) 측 근처에 위치합니다.

Q-사이클 작동에 필요하고 역설적인 조건은 두 결합 센터에 있는 세미퀴논의 수명과 상태가 다르다는 사실입니다. Q 아웃 센터에서 Q는 불안정하며 e-를 낮은 전위의 헴 by에 제공할 수 있는 강력한 환원제 역할을 합니다. 상대적으로 수명이 긴 Q -는 중앙의 Q에 형성되며, 그 전위로 인해 산화제 역할을 하여 헴에서 전자를 받아들일 수 있습니다. 비시간. Q-사이클의 또 다른 핵심 포인트는 두 개의 서로 다른 경로를 따라 복합체에 포함된 두 전자의 발산과 관련됩니다. 복합체의 결정 구조에 대한 연구는 다른 산화환원 중심에 비해 2Fe-2S 중심의 위치가 이동할 수 있음을 보여주었습니다. Rieske 단백질에는 2Fe-2S 클러스터가 실제로 위치한 이동 도메인이 있다는 것이 밝혀졌습니다. 전자를 받아들이고 환원되면서 2Fe-2S 중심은 Q out 중심과 heme에서 멀어지면서 위치가 변경됩니다. 비 L은 60° 회전하여 17만큼 회전하여 시토크롬에 접근합니다. 씨. 반대로 시토크롬에 전자를 준 2Fe-2S 중심은 Q 아웃 중심에 더 가까이 이동하여 더 가까운 접촉을 설정합니다. 따라서 일종의 셔틀 기능을 통해 두 번째 전자가 헴으로 이동하도록 보장합니다. 비땅 비시간. 지금까지 이는 복합체 내 전자 전달이 단백질 구조의 이동 도메인과 연관되어 있는 유일한 예입니다.

전자의 작은 부분은 복합체 IV에 도달하기 전에 수송 사슬을 떠납니다. 전자가 산소로 지속적으로 누출되면 초과산화물이 형성됩니다. 이 작은 부반응은 매우 독성이 있고 병리 및 노화의 발달에 중요한 역할을 하는 전체 스펙트럼의 활성 산소종을 형성하게 됩니다. 전자누설은 주로 현장의 Q에서 발생합니다. 이 과정은 항마이신 A에 의해 촉진됩니다. 헴을 막는다 비환원된 상태에서는 세미퀴논 Q에 전자를 흘리는 것을 방지하여 결과적으로 농도가 증가합니다. 세미퀴논은 산소와 반응하여 과산화물을 형성합니다. 생성된 초과산화물은 미토콘드리아 기질과 막간 공간으로 들어가고, 그곳에서 세포질로 들어갈 수 있습니다. 이 사실은 복합체 III이 아마도 하전된 초산화물(O 2 -)에 비해 외막을 더 쉽게 침투할 수 있는 충전되지 않은 HOO의 형태로 초산화물을 생성한다는 사실로 설명할 수 있습니다.

이러한 물질 중 일부는 살균제(예: Q 외부 부위 억제제인 ​​아족시스트로빈으로 가장 잘 알려진 스트로빌루린 유도체) 및 항말라리아제(아토바쿠온)로 사용됩니다.

시토크롬 c 산화효소(시토크롬 산화효소) 또는 시토크롬 c 산소 산화환원효소(시토크롬 aa 3 및 복합체 IV라고도 함)는 시토크롬에서 전자 전달을 촉매하는 호기성 호흡 전자 전달 사슬의 말단 산화효소입니다. 와 함께산소가 되어 물을 형성합니다. 시토크롬 산화효소는 일반적으로 복합체 IV라고 불리는 모든 진핵생물의 미토콘드리아 내막과 많은 호기성 세균의 세포막에 존재합니다.

복합체 IV는 4개의 시토크롬 c 분자를 순차적으로 산화시키고 4개의 전자를 받아 O 2를 H 2 O로 환원시킵니다. O 2가 환원되는 동안 4개의 H +가

진핵생물에서 - 미토콘드리아의 내막에 있습니다. 운반체는 산화환원 전위에 따라 위치하며 전체 사슬을 따라 전자 이동이 자발적으로 발생합니다.

양성자 전위는 ATP 합성효소에 의해 ATP의 화학 결합 에너지로 변환됩니다. ETC와 ATP 합성효소의 접합 작업을 산화적 인산화라고 합니다.

미토콘드리아 전자 수송 사슬

• 복합체 I(NADH 탈수소효소 복합체)은 NAD-H를 산화시켜 두 개의 전자를 가져와 이를 지용성 유비퀴논으로 전달하고, 이는 막 내부에서 복합체 III으로 확산됩니다. 동시에 복합체 I은 매트릭스에서 미토콘드리아의 막간 공간으로 양성자 2개와 전자 2개를 펌핑합니다.
• 복합체 II(숙신산염 탈수소효소)는 양성자를 펌핑하지 않지만 숙신산염의 산화로 인해 사슬에 추가 전자를 제공합니다.
• 복합체 III(시토크롬 bc 1 복합체)은 유비퀴논의 전자를 미토콘드리아 내막에 위치한 두 개의 수용성 시토크롬 c로 전달합니다. 유비퀴논은 2개의 전자를 전달하고 시토크롬은 사이클당 1개의 전자를 전달합니다. 동시에 유비퀴논의 양성자 2개도 그곳을 통과하여 복합체를 통해 펌핑됩니다.
• 복합체 IV(시토크롬 c 산화효소)는 4개의 시토크롬 분자에서 O 2 로 4개의 전자 전달을 촉매하고 4개의 양성자를 막간 공간으로 펌핑합니다. 복합체는 헴 외에 구리 이온을 포함하는 시토크롬 a와 a3으로 구성됩니다.

산화 전위의 영향

환원제	산화제	Ео', В
H2	2 +	- 0,42
NAD H + H+	나드 +	- 0,32
NADP H + H+	NADP+	- 0,32
플라보단백질(감소)	플라보단백질(산화)	- 0,12
코엔자임 Q H2	코엔자임 Q	+ 0,04
시토크롬 B(Fe2+)	시토크롬 B(Fe3+)	+ 0,07
시토크롬 C 1(Fe2+)	시토크롬 C 1(Fe3+)	+ 0,23
시토크롬 A(Fe2+)	시토크롬 A(Fe3+)	+ 0,29
시토크롬 A3(Fe2+)	시토크롬 A3(Fe3+)	+0,55
H2O	½ O2	+ 0,82

호흡연쇄억제제

일부 물질은 복합체 I, II, III, IV를 통한 전자 전달을 차단합니다.

• 복합 I 억제제 - 바르비투르산염, 로테논, 피에리시딘
• 복합 II 억제제는 말로네이트입니다.
• 복합 III 억제제 - 안티마이신 A, 믹소티아졸, 스티그마텔린
• 복합 IV 억제제 - 황화수소, 시안화물, 일산화탄소, 산화질소, 아지드화나트륨

박테리아의 전자 수송 사슬

박테리아는 미토콘드리아와 달리 대규모의 전자 기증자와 수용체뿐만 아니라 이들 사이의 다양한 전자 전달 경로를 사용합니다. 이러한 경로는 동시에 수행될 수 있습니다. 예를 들어, 대장균유기물의 주요 공급원으로 포도당을 함유한 배지에서 성장할 때 2개의 NADH 탈수소효소와 2개의 퀴놀록시다제를 사용하는데, 이는 4개의 전자 전달 경로가 존재함을 의미합니다. 대부분의 ETC 효소는 유도성이 있으며 입력 경로가 요구되는 경우에만 합성됩니다.

유기물 외에도 박테리아의 전자 공여체에는 분자 수소, 일산화탄소, 암모늄, 아질산염, 황, 황화물 및 2가 철이 포함될 수 있습니다. NADH와 숙신산 탈수소효소 대신 포름산-, 젖산-, 글리세르알데히드-3-인산 탈수소효소, 수소화효소 등이 존재할 수 있으며, 산소가 없는 호기성 조건에서 사용되는 산화효소 대신 박테리아는 다양한 환원효소를 사용하여 다양한 환원효소를 사용할 수 있다. 최종 전자 수용체: 푸마르산염 환원효소, 질산염 및 아질산염 환원효소 등

또한보십시오

"전자 수송의 호흡 사슬" 기사에 대한 리뷰를 작성하세요.

노트

전자 수송의 호흡 사슬을 특성화하는 발췌

마침내 주위의 모든 것이 움직이기 시작했고, 화려하게 옷을 입은 군중 전체가 마치 마술처럼 두 부분으로 나뉘어 정확히 중앙에 매우 넓은 "연회장"통로를 형성했습니다. 그리고 정말 멋진 여성이 이 통로를 따라 천천히 움직이고 있었습니다... 아니면 커플이 움직이고 있었는데 옆에 있는 남자가 너무 단순하고 눈에 띄지 않아서 화려한 옷에도 불구하고 그의 외모가 옆에서 완전히 사라졌습니다. 그의 멋진 파트너.
아름다운 아가씨는 봄처럼 보였습니다. 그녀의 파란 드레스는 화려한 극락조와 놀라운 은빛 분홍색 꽃으로 완전히 수 놓았고, 진짜 신선한 꽃으로 만든 화환은 그녀의 부드럽고 복잡한 스타일의 잿빛 머리카락에 깨지기 쉬운 분홍색 구름 속에 놓여있었습니다. 그녀의 긴 목을 감싸고 있는 수많은 섬세한 진주들은 말 그대로 빛을 발하며 그녀의 놀라운 피부의 유난히 하얀 빛을 발산했습니다. 거대하고 반짝이는 푸른 눈이 주변 사람들을 반갑게 바라보고 있었습니다. 행복하게 웃는 그녀는 정말 아름다웠습니다....

프랑스 여왕 마리 앙투아네트

바로 거기, 모든 사람과 떨어져 서 있는 Axel은 말 그대로 변신했습니다!.. 지루한 청년은 눈 깜짝할 사이에 어디론가 사라졌고, 그의 자리에는... 말 그대로 지구상에서 가장 아름다운 감정의 살아있는 화신이 서 있었습니다. 불타는 눈빛으로 그를 '삼켜버린' 그에게 다가오는 아름다운 여인...
“오오... 정말 아름다워요!..” 스텔라가 열성적으로 숨을 내쉬었습니다. – 그녀는 항상 너무 아름답습니다!..
- 뭐, 그 사람을 여러 번 본 적 있어요? – 나는 흥미있게 물었다.
- 오 예! 나는 그녀를 자주 보러 갑니다. 그녀는 봄같지 않나요?
- 그 사람을 아시나요?.. 그 사람이 누군지 아시나요?
"물론이죠!... 그녀는 매우 불행한 여왕이에요." 어린 소녀는 조금 슬퍼졌습니다.
- 왜 불행해요? 나한테 엄청 기뻐하는 것 같다”고 말해 깜짝 놀랐다.
"지금이 바로 지금입니다... 그리고 그녀는 죽을 것입니다... 그녀는 매우 무섭게 죽을 것입니다. 그들은 그녀의 머리를 잘릴 것입니다... 하지만 나는 그것을 보고 싶지 않습니다."스텔라가 슬프게 속삭였습니다.
그러는 동안 그 아름다운 아가씨는 우리 어린 악셀을 따라잡았고, 그를 보고 놀라서 잠시 얼어붙더니, 매력적으로 얼굴을 붉히며 그에게 아주 다정하게 미소를 지었습니다. 왠지 이 두 사람 주위에 세상이 잠시 얼어붙은 것 같은 느낌이 들었다... 마치 아주 짧은 순간 그들 주위에는 둘 외에는 아무것도 없고 아무도 없는 것처럼... 그런데 그 여인이 움직였다. 그리고 마법의 순간은 수천 개의 짧은 순간으로 나뉘어 두 사람 사이를 강하고 반짝이는 실로 엮어 결코 놓지 못하게 했습니다...
Axel은 완전히 깜짝 놀랐고 주변에 아무도 눈치 채지 못한 채 그의 아름다운 여인을 돌 보았고 그의 정복 된 마음은 천천히 그녀와 함께 떠났습니다... 그는 지나가는 젊은 미녀들이 그를 바라보는 모습을 눈치 채지 못했고 그들의 말에 반응하지 않았습니다. 빛나고 매력적인 미소.

악셀 페르젠 마리 앙투아네트 백작

사람으로서 Axel은 "내부와 외부 모두"매우 매력적이었습니다. 그는 키가 크고 우아했으며 크고 진지한 회색 눈을 가졌으며 항상 상냥하고 내성적이며 겸손하여 여성과 남성 모두의 관심을 끌었습니다. 그의 정확하고 진지한 얼굴은 거의 미소로 빛나지 않았지만 이런 일이 발생하면 그 순간 Axel은 참을 수 없게되었습니다... 따라서 매력적인 여성 반이 그를 향한 관심을 강화하는 것은 완전히 자연스러운 일이었습니다. 그들의 공통된 후회인 Axel은 이 넓은 세상에 단 하나의 생물, 즉 거부할 수 없는 아름다운 여왕이 있다는 것에만 관심이 있었습니다.
– 둘이 함께할 것인가? – 참을 수가 없었어요. - 둘 다 너무 예뻐요!..
스텔라는 슬프게 미소를 지으며 즉시 이 독특하고 감동적인 이야기의 다음 "에피소드"로 우리를 데려갔습니다...
우리는 매우 아늑하고 꽃향기가 나는 작은 여름 정원에 있었습니다. 눈으로 볼 수 있는 곳은 사방에 수많은 조각상으로 장식된 웅장한 녹색 공원이 있었고, 저 멀리에는 작은 도시처럼 보이는 놀랍도록 거대한 석조 궁전이 보였다. 그리고 이 모든 "웅장함", 약간 억압적, 주변의 웅장함 가운데서, 엿보는 눈으로부터 완전히 보호되는 이 정원만이 진정한 편안함과 일종의 따뜻하고 "가정적인" 아름다움을 만들어냈습니다...
여름 저녁의 따뜻함으로 인해 더욱 강렬해진, 피어난 아카시아, 장미, 그리고 내가 식별할 수 없는 다른 것의 어지러울 정도로 달콤한 냄새가 공기 중에 있었습니다. 작은 연못의 맑은 표면 위에는 마치 거울처럼 부드러운 분홍색 수련이 담긴 거대한 컵과 잠을 잘 준비가 된 게으른 왕실 백조의 백설 공주 "모피 코트"가 반사되었습니다. 아름다운 젊은 부부가 연못 주변의 작고 좁은 길을 걷고 있었습니다. 저 멀리 어딘가에서 음악이 들리고, 쾌활한 여성의 웃음소리가 종소리처럼 반짝거리고, 많은 사람들의 즐거운 목소리가 울려퍼지고, 오직 이 두 사람만을 위한 세상이 바로 여기, 지구의 이 작은 모퉁이에 멈췄는데, 그 순간 부드러운 목소리가 들려왔다 새들의 소리는 오직 그들만을 위한 것이었습니다. 그들에게만 장난스럽고 가벼운 바람이 장미 꽃잎에 바스락 거렸다. 그리고 오직 그들에게만, 잠시 시간이 도움이 되어 그들에게 혼자 있을 수 있는 기회를 주었습니다. 단지 영원할지조차 알지 못한 채 작별 인사를 하기 위해 여기에 온 한 남자와 한 여자...
그 여인은 작은 녹색 꽃으로 수놓은 단정한 흰색 여름 드레스를 입고 매력적이고 왠지 "바람이 잘 통하는" 모습이었습니다. 그녀의 멋진 잿빛 머리는 녹색 리본으로 뒤로 묶여 있어 사랑스러운 숲의 요정처럼 보였습니다. 그녀는 너무 젊고 순수하며 겸손해 보였기 때문에 나는 불과 몇 분 전에 그녀의 장엄한 "의식적" 아름다움 속에서 보았던 여왕의 장엄하고 눈부신 아름다움을 그녀에게서 즉시 인식하지 못했습니다.

구조적, 기능적으로 관련된 막관통 단백질과 전자 운반체의 시스템입니다. 이를 통해 분자 산소에 의한 NAD*H 및 FADH2의 산화 중에 방출되는 에너지를 막을 통한 양성자의 펌핑과 결합된 사슬을 따른 전자의 순차적 전달로 인해 막횡단 양성자 전위의 형태로 저장할 수 있습니다. 진핵생물의 수송 사슬은 미토콘드리아 내부 막에 국한되어 있습니다. 호흡 사슬에는 4개의 다중효소 복합체가 있습니다. 전자 전달에 관여하지 않지만 ATP를 합성하는 또 다른 복합체도 있습니다.

첫 번째 - CoA 산화환원효소.

1. NADH로부터 전자를 받아 조효소 Q(유비퀴논)로 전달합니다. 2. 4개의 H+ 이온을 미토콘드리아 내부막의 외부 표면으로 전달합니다.

2차 FAD 의존성 탈수소효소.

1. 시토크롬 C 산화환원효소에 의한 FAD의 감소.

2.조효소 Q로부터 전자를 받아 시토크롬 c로 전달합니다.

3. 2개의 H+ 이온을 미토콘드리아 내부막의 외부 표면으로 전달합니다.

4차 시토크롬 c-산소 산화환원효소.

1. 시토크롬 C로부터 전자를 받아 산소로 전달하여 물을 생성합니다.

2. 4개의 H+ 이온을 미토콘드리아 내부막의 외부 표면으로 전달합니다. 호기성 조건에서 탈수소효소에 의해 기질에서 절단된 모든 수소 원자는 NADH 또는 FADH2의 일부로 내부 미토콘드리아 막에 도달합니다.

전자가 이동함에 따라 에너지를 잃습니다. -> 에너지는 H 양성자를 펌핑하는 복합체에 의해 소비됩니다. H 이온의 전달은 엄격하게 정의된 영역에서 발생합니다. -> 접합 영역 결과: ATP가 생성됩니다. H+ 이온은 ATP 합성효소를 통과하면서 에너지를 잃습니다. 이 에너지의 일부는 ATP 합성에 소비됩니다. 다른 부분은 열로 소산됩니다.

미토콘드리아 호흡 사슬은 5개의 다중효소 복합체로 구성되며, 그 하위 단위는 핵 및 미토콘드리아 유전자에 의해 암호화됩니다. 코엔자임 Q10과 시토크롬 c는 전자 수송에 관여합니다. 전자는 NAD*H 및 FAD"H 분자에서 나오며 호흡 사슬을 따라 운반됩니다. 방출된 에너지는 양성자를 미토콘드리아의 외막으로 운반하는 데 사용되며, 결과적인 전기화학적 구배는 복합체 V를 사용하여 ATP를 합성하는 데 사용됩니다. 미토콘드리아 호흡 사슬

44. 호흡 사슬의 전자 운반체의 순서와 구조

1개 단지. NADH-CoQ 산화환원효소

이 복합체는 또한 NADH 탈수소효소라는 실명을 갖고 있으며 FMN(플라빈 모노뉴클레오티드), 22개의 단백질 분자를 포함하고 있으며 그 중 5개는 총 분자량이 최대 900kDa인 철-황 단백질입니다.

NADH로부터 전자를 받아 조효소 Q(유비퀴논)로 전달합니다.

4개의 H+ 이온을 미토콘드리아 내부막의 외부 표면으로 전달합니다.

2단지. FAD 의존성 탈수소효소

여기에는 내막에 위치한 FAD ​​의존성 효소(예: 아실-SCoA 탈수소효소(지방산 산화), 숙신산 탈수소효소(트리카르복실산 회로), 미토콘드리아 글리세롤-3-인산 탈수소효소(미토콘드리아로의 NADH 셔틀))가 포함됩니다.

산화 환원 반응에서 FAD 감소.

FADN2에서 내부 미토콘드리아 막의 철-황 단백질로 전자 전달을 보장합니다. 이 전자들은 조효소 Q로 이동합니다.

46. ​​​​산화와 인산화 분리의 생화학적 메커니즘과 이를 유발하는 요인호흡과 인산화의 분리

일부 화학물질(양성자체)은 ATP 합성효소의 양성자 채널을 우회하여 막을 통해 막간 공간에서 매트릭스로 양성자 또는 기타 이온(이오노포어)을 운반할 수 있습니다. 결과적으로 전기화학적 전위가 사라지고 ATP 합성이 중단됩니다. 이 현상을 호흡과 인산화의 분리라고 합니다. 분리의 결과로 ATP 양은 감소하고 ADP는 증가합니다. 이 경우 NADH와 FADH2의 산화속도가 증가하고 흡수되는 산소량도 증가하지만 에너지가 열의 형태로 방출되어 P/O 비율이 급격히 감소한다. 일반적으로 언커플러는 막의 지질층을 쉽게 통과하는 친유성 물질입니다. 이러한 물질 중 하나는 2,4-디니트로페놀(그림 6-17)로, 이온화된 형태에서 비이온화된 형태로 쉽게 이동하여 막간 공간에 양성자를 부착하여 매트릭스로 전달합니다.

커플러 해제의 예로는 디쿠마롤(항응고제(섹션 14 참조)) 또는 체내에서 형성되는 대사산물, 이화작용의 산물(섹션 13 참조)인 빌리루빈, 갑상선 호르몬인 티록신(섹션 14 참조)과 같은 일부 약물이 있을 수도 있습니다. 11). 이 모든 물질은 고농도에서만 분리 효과를 나타냅니다.

ADP나 무기인산염이 고갈되면 인산화가 중단되면서 호흡억제(호흡조절효과)가 동반된다. 미토콘드리아 막을 손상시키는 많은 효과는 산화와 인산화 사이의 결합을 방해하여 ATP 합성이 없더라도 전자 전달이 일어날 수 있도록 합니다(결합 해제 효과).

1. 총 생산량:

1개의 ATP 분자를 합성하려면 3개의 양성자가 필요합니다.

2. 산화적 인산화 억제제:

억제제는 V 복합체를 차단합니다.

올리고마이신(Oligomycin) - ATP 합성효소의 양성자 채널을 차단합니다.

Atractyloside, cyclophylline - 블록 트랜스로카제.

3. 산화적 인산화의 분리제:

언커플러는 양성자를 수용하고 이를 V 복합체(양성자 채널)를 우회하여 미토콘드리아 내막을 통해 전달할 수 있는 친유성 물질입니다. 단로기:

천연 - 지질 과산화 생성물, 장쇄 지방산; 다량의 갑상선 호르몬.

인공 - 디니트로페놀, 에테르, 비타민 K 유도체, 마취제.