Respirasi jaringan dan fosforilasi oksidatif: rantai transpor elektron

Mekanisme respirasi jaringan: dehidrogenase, kompleks ETC, gradien proton, sintesis ATP melalui ATP sintase, kontrol respiratorik, uncoupler, dan inhibitor fosforilasi oksidatif.

Pelajari sebagai pelajaran

Respirasi jaringan: karakteristik umum

Respirasi jaringan adalah sekumpulan reaksi oksidasi substrat organik di mana atom hidrogen ditransfer ke molekul oksigen untuk membentuk air dan melepaskan energi. Sekitar 60% energi ini dilepaskan sebagai panas, dan sekitar 40% disimpan dalam ikatan berenergi tinggi ATP selama fosforilasi oksidatif.

Pelepasan hidrogen dari substrat dilakukan oleh enzim dehidrogenase, yang terutama berlokasi di matriks mitokondria. Berdasarkan jenis koenzimnya, mereka dibagi menjadi dua kelompok:

Donor hidrogen primer — produk katabolisme: piruvat, isositrat, α-ketoglutarat, malat, glutamat untuk enzim bergantung-NAD; suksinat dan asil-KoA untuk enzim bergantung-FAD.

Rantai transpor elektron

Transfer elektron dari koenzim terreduksi ke oksigen dilakukan oleh sistem pembawa yang tertanam di membran dalam mitokondria dan membentuk rantai transpor elektron (ETC). Ini terdiri dari lima kompleks:

  1. Kompleks I — NADH dehidrogenase (NADH:ubikuinon oksidoreduktase);
  2. Kompleks II — suksinat dehidrogenase;
  3. Kompleks III — KoQH₂ dehidrogenase (sitokrom bc₁);
  4. Kompleks IV — sitokrom oksidase;
  5. Kompleks V — ATP sintase.

Komponen-komponen tersebut disusun dalam urutan peningkatan potensial redoks — dari rendah pada NADH hingga tinggi (sekitar +0,8 V) pada oksigen. Hal ini memastikan aliran elektron satu arah dan pelepasan energi secara bertahap.

Gradien proton dan sintesis ATP

Transfer elektron melalui kompleks I, III, dan IV digabungkan dengan transfer proton dari matriks ke ruang antar-membran. Hasilnya adalah pembentukan potensial proton elektrokimia ΔμH⁺, yang terdiri dari komponen kimia (konsentrasi) dan listrik, dengan peran utama dipegang oleh gradien proton.

Ketika tingkat kritis ΔμH⁺ tercapai, ATP sintase (kompleks V) diaktifkan: proton kembali ke matriks melalui salurannya (sub-unit F₀), dan energi gerakannya digunakan oleh sub-unit katalitik F₁ untuk memfosforilasi ADP menjadi ATP. Penggandengan transpor elektron dan sintesis ATP melalui gradien proton ini dijelaskan oleh teori chemiosmotic Mitchell.

Rasio fosforilasi oksidatif (P/O) — jumlah molekul ATP yang disintesis selama transfer dua elektron ke satu atom oksigen:

Kontrol respiratorik

Laju respirasi jaringan dan fosforilasi oksidatif sangat bergantung pada kebutuhan energi sel. Selama konsumsi ATP yang aktif, konsentrasi ADP di matriks meningkat. ADP adalah substrat untuk ATP sintase, sehingga kerjanya meningkat, gradien proton menurun, yang menghilangkan hambatan pada transpor elektron dan meningkatkan penyerapan oksigen serta oksidasi substrat. Ketergantungan laju respirasi pada konsentrasi ADP ini disebut kontrol respiratorik.

Uncoupler dan inhibitor

Uncoupler — senyawa lipofilik yang mentransfer proton dari ruang antar-membran ke matriks dengan melewati ATP sintase. Senyawa ini menurunkan ΔμH⁺, sementara oksidasi substrat dan penyerapan oksigen terus berlanjut, tetapi energi dilepaskan sebagai panas. Uncoupler meliputi:

Inhibitor spesifik ETC:

Poin-Poin Utama

Ada yang tidak dipahami? Tanyakan pada AI

Tutor AI telah membaca ringkasan pelajaran ini dan akan menjelaskan topik tersebut dengan kata-kata yang sederhana.

Jawaban dihasilkan oleh kecerdasan buatan — silakan verifikasi dengan buku teks.

Topik biokimia tambahan — hal-hal yang tidak termasuk dalam blok utama.

Mekanisme ulang-alik malat, detoksifikasi etanol dan xenobiotik, katabolisme heme, efek Bohr. Di platform ini — keterkaitan topik-topik ini dengan klinik dan AI tutor untuk pembahasan mendalam.

ulang-alik malat · etanol · bilirubin · efek Bohr · xenobiotik
Diktat
599 ₽/bln · untuk biokimia
Panduan praktikum interaktif, kuis dan soal klinis, pengulangan berjarak
Semua di platform
3.600 ₽/bln · untuk biokimia
Semua dari "Panduan Praktikum" + video pembahasan dan materi pelajaran
Maksimum
5.400 ₽/bln · untuk biokimia
Semua + neural network untuk catatan, AI tutor suara 50 mnt per hari, lembar sontekan dan Trainer Premium
Buka demo pengembalian dana dalam 7 hari

«Datang dengan nol pemahaman biokimia dan anatomi di bulan November. Berharap setidaknya bisa lulus ujian. Berkat WhiteCoat Pro — saya lulus keduanya!»

L Lera · SUSMU · Lulus Ujian
Pelajaran berikutnya Biokimia hemoglobin dan mioglobin: efek Bohr, 2,3-BPG, dan anemia sel sabit

Ringkasan Topik dalam Buku Referensi

Definisi, fakta kunci, dan soal ujian — dalam satu halaman.

Detail Perusahaan: SP Aulov Aleksandr Andreevich · INN 772830395578 · OGRNIP 319774600307273 · SechenovUniverskill@yandex.ru · Penawaran Umum · Kebijakan Privasi