Окислително фосфорилиране
Окислителното фосфорилиране е процес, в който енергията, отделяща се при окислението в дихателната верига, се използва за фосфорилиране на АДФ до АТФ. Така клетката временно съхранява енергия във форма, удобна за използване.
Същност на процеса
[редактиране | редактиране на кода]При движението на електроните по дихателната верига се освобождава енергия – АТФ. Тя се отделя на порции, разпределена по съответните звена (стъпала) на веригата. Така енергията може да се използва рационално и по предназначение от организма. Образуването на АТФ е свързано с фосфорилиране на АДФ, като енергията за тази реакция е резултат от окислителните реакции в дихателната верига. Основна част от енергията, която използват клетките на аеробни организми, се освобождава в митохондриите в резултат на пренасянето на електрони от НАД.Н2 до крайния окислител – кислорода. Особената организация на електронтранспортната верига - редица от окислително-редукционни преносители, позволява отделяне на енергията на малки порции. Така тя може да бъде уловена, преобразувана и временно съхранена в макроергичните връзки на АТФ.
Натрупването на енергия в макроергично съединение (АТФ) може да бъде представено чрез уравнението:
АДФ + Фн + енергия ⇌ АТФ
Оттук се вижда, че синтезът на АТФ включва реакцията на фосфорилиране на АДФ (свързване на АДФ с неорганичен фосфат). Енергията, необходима за това фосфорилиране, се отделя в окислителните реакции, протичащи в дихателната верига на митохондриите. Това е причината процесът да се нарича окислително фосфорилиране.
Механизъм на окислителното фосфорилиране
[редактиране | редактиране на кода]Окислителното фосфорилиране се осъществява във вътрешната митохондриална мембрана на митохондриите. Движещата сила и енергия за процеса осигурява движението на електронния поток в дихателните вериги.
Протоните, които се намират в матрикса преминават в междумембранното пространство. То се изпълва с протони, защото вътрешната мембрана не е пропусклива за тях. Така междумембранното пространство се зарежда (+). Отрицателните електрони определят (–) заряд на мембраната към матрикса. Създава се разлика между заряда от двете страни на вътрешната митохондриална мембрана – електричен потенциал, притежаващ значителна енергия. Така енергията от пренасянето на електрони се превръща в енергия на митохондриалната мембрана.
Натрупаните в междумембранното пространство Н+ обаче се стремят да се върнат в матрикса. Това практически е невъзможно, поради непропускливостта на вътрешната митохондриална мембрана за тях. Единственият им път е през белтъчен комплекс – АТФ-синтетазен, наречен АТФ-синтетаза.
Наблюдаван под електронен микроскоп с едната си част той се вгражда в мембраната, а другата е гъбовидно образувание, насочено към матрикса. АТФ – синтетазен комплекс пренася Н+ в матрикса. Това преминаване е свързано с отделяне на енергия, която „придвижва“ фосфорния остатък до АДФ (фосфорилиране).
Енергията за синтеза на АТФ е освободената енергия от процесите на биологичното окисление, която е трансформирана в макроергични връзки. Върналите се в матрикса Н+ се свързват с редуцирания кислород и образуват вода.
Окислителното фофорилиране е процес, който се извършва във вътрешната митохондриална мембрана, свързан е със синтеза на АТФ, за която се използва енергията от окислителните реакции на дихателните вериги.
Аеробното разграждане на глюкозата доказва високата енергийна ефективност на аеробните процеси.
Източници
[редактиране | редактиране на кода]- Mitchell P, Moyle J (1967). Chemiosmotic hypothesis of oxidative phosphorylation. Nature. 213 (5072): 137–9.
- Rich PR (2003). "The molecular machinery of Keilin's respiratory chain". Biochem. Soc. Trans. 31 (Pt 6): 1095–105.
- Gupte S, Wu ES, Hoechli L, Hoechli M, Jacobson K, Sowers AE, Hackenbrock CR (1984). Relationship between lateral diffusion, collision frequency, and electron transfer of mitochondrial inner membrane oxidation-reduction components. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81 (9): 2606–10.
