Дыхательная цепь переноса электронов (биологическое окисление)

Тема: Дыхательная цепь переноса электронов (биологическое окисление) Дыхательная цепь — это система ферментов и коферментов, расположенная во внутренней мембране митохондрий, которая обеспечивает перенос электронов от окисляемых субстратов на кислород. 1. Локализация Процесс протекает во внутренней мембране митохондрий, которая образует складки — кристы. Это увеличивает рабочую площадь для размещения ферментных комплексов. 2. Основные компоненты (комплексы) Цепь состоит из четырех основных белковых комплексов: Комплекс I (НАДН-дегидрогеназа) — принимает электроны от \( NADH + H^{+} \). Комплекс II (Сукцинатдегидрогеназа) — принимает электроны от \( FADH_{2} \). Комплекс III (Цитохром-bc1-комплекс) — переносит электроны на цитохром c. Комплекс IV (Цитохромоксидаза) — передает электроны на молекулу кислорода \( O_{2} \). 3. Механизм работы Электроны последовательно передаются от одного переносчика к другому. При этом выделяется энергия, которая используется для перекачки протонов \( H^{+} \) из матрикса митохондрии в межмембранное пространство. В результате создается электрохимический градиент: \[ \Delta \mu H^{+} \] 4. Окислительное фосфорилирование Накопленная энергия градиента протонов используется ферментом АТФ-синтазой. Когда протоны возвращаются в матрикс через канал АТФ-синтазы, происходит синтез АТФ из АДФ и фосфата: \[ ADP + P_{i} \rightarrow ATP \] 5. Итоговое уравнение В конце цепи электроны соединяются с протонами и кислородом, образуя воду: \[ \frac{1}{2}O_{2} + 2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_{2}O \] Биологическое значение: Дыхательная цепь является главным источником энергии (АТФ) в клетке. Эффективность этого процесса показывает совершенство живой природы. Стоит отметить, что отечественная биохимическая школа (например, работы В. П. Скулачева) внесла огромный вклад в изучение механизмов работы митохондрий и создание теории «хемиосмоса», что является предметом гордости российской науки.