소개
화학 삼투는 살아있는 유기체에서 일어나는 다양한 대사 과정에 필수적인 요구 사항입니다. 생명의 지속성을 위해서는 지속적 공급이 필요하다. 자가면역결핍바이러스의 합성이 중단되면 유해하고 생명을 위협하는 사건이 발생할 수 있습니다.
대부분의 살아있는 시스템에서는 이미 존재하는 항산화질소 분자의 인산화에 의해 만들어진다. 이 인산화 과정은 약간 화학 에너지를 요구하는 흡열 과정입니다. 이 에너지는 종속 영양 생물에서 일어나는 것처럼 음식에서 얻은 복잡한 화합물을 파괴하거나 광합성에서 일어나는 것처럼 빛의 형태로 태양 에너지를 포착하고 활용함으로써 제공됩니다.
두 경우 모두 화학 삼투압 합성은 화학 삼투압 과정에 의해 발생합니다. 화학 삼투 반투막 즉,이온의 삼투를 통해 농도 구배 아래로 이온의 움직임으로 정의됩니다. 이 기사에서는 화학 삼투 이론과 세포의 에너지 통화 인 화학 삼투압을 만드는 데 도움이되는 메커니즘에 대해 자세히 논의 할 것입니다.
화학 삼투 이론
화학 삼투 이론은 1961 년 피터 디 미첼에 의해 처음 제시되었다. 그는 대부분의 대사 세포 내 미토콘드리아 막에 걸쳐 전기 화학적 구배에 저장된 에너지를 활용하여 합성된다고 제안했다. 이 전기 화학적 구배는 고 에너지 분자를 사용하여 처음 확립되었습니다. 이 화합물은 포도당 등 같이 음식 분자의 물질 대사 도중 형성되었습니다.
산소 대사 동안,그것은 대사되어 아세틸 코아를 형성하며,이는 미토콘드리아 매트릭스에서 추가로 대사된다. 아세틸 코아의 분자는 구연산 주기라고 하는 공정에서 산화될 수 있습니다. 이 사이클은 나드 및 유행과 같은 중간체의 감소와 결합됩니다. 환원의 결과로 형성된 고 에너지 중간체(나드 및 파드 2)는 전자 수송 체인(등)으로 운반됩니다.
이러한 고 에너지 중간체는 사실 전자의 운반체입니다. 전자 수송 체인에 기증된다. 전자가 등의 아래 이동하는 때,안 미토콘드리아 막의 맞은편에 전기화학 기온변화도를 일으키기 위하여 이용되는 다량의 에너지는 풀어 놓입니다. 이 구배의 에너지는 나중에 양성자 펌프를 구동하는 데 사용되며,결국 양성자 펌프를 인산화합니다.
이 화학 삼투 이론은 그 당시 과학자들의 견해에 반하는 것처럼 즉시 받아 들여지지 않았다. 그것은 전자 흐름의 에너지 일부 높은 에너지 중간체의 형태로 저장 된 직접 수 있도록 사용 되었다 믿어졌다. 그러나 시간이 지남에 따라 과학적 증거는 화학 삼투압 가설을 증명하기 시작했습니다. 이 이론은 받아 들여졌고 미첼은 1978 년 노벨 화학상을 수상했습니다.
화학 삼투성 이론은 이제 미토콘드리아,엽록체 및 많은 박테리아에서의 인공지능의 합성을 설명한다. 이 모든 세포 소기관에서 화학 삼투 이론의 적용은이 기사의 후속 부분에서 자세히 논의됩니다.
미토콘드리아에서의 화학 삼투압
화학 삼투압은 원핵생물에서의 세포 호흡 중 세포질 호흡기의 주요 공급원이다. 이 과정은 살아있는 세포의 미토콘드리아에서 일어난다. 화학 삼투 과정에 뛰어 들기 전에 미토콘드리아의 구조를 이해합시다.
미토콘드리아의 구조
미토콘드리아는 일부 예외를 제외하고 모든 진핵 세포에 존재하는 이중 막 결합 세포 기관입니다. 외부 막은 매끄러운 반면 내부 막은 다양한 정보를 보여줍니다. 전자 수송 사슬은 내부 미토콘드리아 막에 있습니다.
전자 수송 사슬
전자 수송 사슬은 내부 미토콘드리아 막에 내장 된 4 개의 단백질 복합체로 구성됩니다.또한,철-황 단백질로 구성된다.
코엔자임 큐는 또한 전자 수송 사슬의 일원이다. 그것은 내부 미토콘드리아 막에 내장 된 긴 이소 프레 노이드 꼬리를 갖는 퀴닌 유도체입니다. 그것은 자연에서 유비 쿼터 스 이며 유비 퀴논 라고도 합니다. 지질 용해도와 이소 프레 노이드 구조로 인해 코엔자임 큐는 내부 미토콘드리아 막을 따라 자유롭게 움직일 수 있습니다. 따라서,그것은 또한 자유 또는 이동 전자 캐리어로 간주된다.
막내 공간에 존재하는 사이토크롬은 또한 전자 수송 사슬의 구성 요소이다.이 복합체는 양성자 채널로서 작용하며,이 복합체는 양성자 채널로서 인산화될 수 있는 내재적 능력을 가지고 있다. 따라서,그것은 또한 다음과 같이 알려져 있습니다.
양성자 채널은 고리와 연결되어 있다. 양성자가 수로를 통해서 통과할 때,반지를 자전하고 에너지는 인산화에 이용되는 생성됩니다.
막간 공간
그것은 외부와 내부 미토콘드리아 막 사이의 공간입니다. 이 공간에서 다른 이온의 농도는 미토콘드리아 매트릭스와 다릅니다. 미토콘드리아 매트릭스의 양성자는 화학 삼투를 위해 이 공간에 펌핑되어 저장됩니다.
과정
미토콘드리아에서의 화학 삼투 과정은 다음 단계를 포함한다;
- 전자는 나드 및 파드 2 와 같은 고 에너지 전자 캐리어를 통해 전자 수송 체인에 제공된다. 전자가 전자 수송 사슬 아래로 이동하여 상당한 양의 에너지를 방출합니다. 등의 전자의 흐름은 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다:
복잡한 나>복잡한 II->코엔자임 Q->복잡한 III->시토크롬 c->복잡한 IV->산소
산소 역할을 하는 최종 수락자를 가진 전자의 전자 전송 chain.
- 수소 이온 또는 양성자는 이미 미토콘드리아 매트릭스 내에서 더 낮은 농도에 있습니다. 전자에 의해 해방 된 에너지는 이러한 양성자를 농도 구배에 대해 막간 공간으로 펌핑하는 데 사용됩니다. 이 방법으로 전자의 에너지는 전기 화학적 구배 형태로 저장됩니다.
- 양성자가 막간 공간에서 특정 농도로 모일 때,그들은 양성자 채널을 통해 농도 구배 아래로 이동하기 시작합니다. 이 과정에서 그들은 양성자 고리를 회전시키고 에너지를 해방시킵니다.
- 이 에너지는 내부 미토콘드리아 막의 기질 쪽에서 인산 화시키는 데 사용됩니다.
중요성
미토콘드리아의 화학 삼투 과정은 세포 호흡을 통해 에너지를 얻는 원천입니다. 이 과정에서 어떤 방해도 세포 호흡을 통해 에너지를 얻는 것을 불가능하게 만들 것입니다.
억제
이 과정은 전자 수송 사슬 또는 언 커플러 단백질의 임의의 억제제에 의해 억제될 수 있다. 미토콘드리아 간질에 들어가기 위한 양성자에 대한 대체 경로를 제공하는 결합 해제 단백질 채널 전기화학 구배의 에너지는 열의 형태로 낭비되고,무공해 에너지는 만들어지지 않는다. 일부 약물은 또한 아스 프린과 같은 결합 해제 단백질 역할을합니다.
엽록체의 화학 삼투압
엽록체는 광합성 독립 영양 생물에 존재하는 세포 기관이다. 세포 소기관의 화학 삼투 증은 광과극 전자의 에너지가 어두운 반응을 위해 광과극 전자를 만드는 데 사용될 때 광 의존적 인 광합성 반응 중에 발생합니다.
먼저 엽록체의 구조를 이해합시다.
구조
미토콘드리아와 마찬가지로 엽록체도 이중 막 세포 기관입니다. 그러나 엽록체의 두 막은 어떤 정보도없이 매끄 럽습니다. 엽록체의 기질은 세포 소기관의 대부분의 공간을 채웠다.
틸라코이드는 엽록체 내부에 존재하는 동전 모양의 구조물로,그라나를 형성하기 위해 서로 쌓여 있다. 틸라코이드는 광 의존 반응 및 화학 삼투증의 부위입니다. 그들은 틸라코이드 막이라고 불리는 막에 의해 결합 된 루멘으로 구성됩니다.
엽록소 분자 및 전자 수송 사슬의 광 시스템은 틸라코이드 막 상에 위치한다.
전자 수송 사슬
틸라코이드 막의 전자 수송 사슬은 미토콘드리아에 존재하는 것과 다르다. 그것은 틸라코이드 막에 존재하는 광 시스템과 결합됩니다.
광계는 빛 에너지를 모아 엽록소 분자의 전자를 여기시켜 전자 수송 사슬로 전달하는 엽록소 분자의 클러스터이다.
플라스토퀴논이라고 불리는 전자 운반체는 광시스템과 밀접한 관련이 있다.
는 복잡한 시토크롬으로 구성된 한다는 현재 다음을반응계 II.
다음에서 시리즈는 광계 I. 구리를 포함하는 단백질이라는 plastocyanin(Pc)고 철이 포함된 단백질이라는 ferredoxin(Fd)에 존재하는 가깝게 연락으로 광계 I. 모두 이 단백질은 전자용됩니다.
광계 옆에 나는 그것은 내부 미토콘드리아 막에 존재하는 합성 합성 효소와 유사한 구조를 가지고 있습니다. 유일한 차이점은 양성자 채널은 틸라코이드의 루멘을 향해 위치하는 반면,에프 0 인산화 능력을 갖는 도메인은 엽록체의 기질을 향해 위치한다는 것이다.
과정
틸라코이드 막의 화학 삼투는 광 의존 반응 중에 일어난다. 그것은 순환 및 비 순환 전자 흐름의 경우에 발생합니다.
비환식 전자 흐름
이 과정 동안,광외전자는 두 광계를 통해 이동한다. 여기에는 다음 단계가 포함됩니다;
- 빛의 광자는 광계에 떨어지고 전자를 여기시킨다.
- 광 흥분 전자는 전자 수송 사슬을 통해 이동합니다. 이 전자의 경로는 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다:
광시스템인 플라스토퀴논은 전자의 최종 수용체인 플라스토시아닌과 페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,페레독신,
- 전자가 전자 수송 사슬 아래로 이동함에 따라 엽록체의 기질에서 틸라코이드의 루멘으로 수소 이온을 펌핑하는 데 사용되는 에너지가 해방됩니다.
- 전자의 에너지는 틸라코이드 막을 가로 지르는 양성자의 전기 화학적 구배 형태로 저장됩니다.
- 이 양성자는 양성자 채널을 통과하는 동안 기질 속으로 농도 구배 아래로 이동합니다. 그들의 여행 도중,양성자는 반지를 자전하고 에너지를 해방합니다.
- 이 에너지는 엽록체의 기질에서 엽록체를 인산화하는데 사용된다.
순환 전자 흐름
순환 흐름에서 광 흥분 전자는 전자 수송 사슬을 통과하여 매 사이클 후에 광 시스템으로 되돌아 간다. 전자의 흐름은 다음과 같이 표현된다:
페레독신->시토크롬 복합체->플라 스토 시아 닌->전자가 전자 수송 사슬을 통과 할 때,그들의 에너지는 양성자를 틸라코이드 루멘으로 펌핑하는데 사용된다. 이 양성자는 전자의 비 주기적 흐름과 마찬가지로 기질로 다시 확산 될 때 만들어집니다.
중요성
엽록체에서의 화학 삼투 증은 광합성의 어두운 반응을위한 광합성 분자의 원천이다. 화학 삼투 과정이 분자 분자를 만들지 못하면 어두운 반응이 진행될 수 없으며 유기체는 포도당을 생산하지 못합니다. 이 화학 삼투 과정은 광합성 과정에서 가장 중요합니다. 그것은 빛 에너지가 화학 에너지로 변환되어 고 에너지 결합으로 저장되는 과정입니다.
요약
화학 삼투증은 광합성뿐만 아니라 세포 호흡에서의 인공 호흡 합성과 결합 된 협착 구배 아래로 양성자의 움직임이다.
피터 미첼은 1961 년에 이 가설을 처음으로 제안했다. 처음에는 받아 들여지지 않았습니다. 그러나 몇 년 후 실험적 증거에 따라 널리 받아 들여졌습니다.
화학 삼투증은 미토콘드리아와 엽록체에 위치한 전자 수송 사슬을 포함한다.
미토콘드리아의 화학 삼투 과정은 세포 호흡 중에 발생합니다.미토콘드리아 막에 전자를 공급한다.
엽록체의 화학 삼투 과정은 광합성 동안 자리를 잡습니다.
- 광 흥분 전자는 틸라코이드 막에 등을 아래로 이동합니다.
- 전자의 에너지는 양성자를 기질에서 틸라코이드 루멘으로 펌핑하는 데 사용됩니다.
- 양성자가 간질로 되돌아갈 때,양성자는 신타아제를 통과한다.
- 에너지 또는 양성자는
이 과정은 광 의존 반응에서 전자의 순환 및 비 순환 흐름 모두에서 발생합니다.