Трансформация энергии на биомембранах

Трансформация энергии на биомембранах:
Перенос электронов и запасание энергии
Фотобиологические процессы
Процессы рецепции
Сократительные системы

Перенос электронов и запасание энергии

Хемиосмотическая теория Митчела
Митчелл, Питер Деннис
(1920-1992)

Запасание энергии у бактерий

Фотосинтез Дыхание

Электрон-транспортная цепь дыхания и сопрягающий комплекс во внутренней мембране митохондрий: I—IV—электрон-транспортные комплексы, F0, F1—сопрягающий комплекс (Н + -АТФаза)

Свойства комплексов цепи переноса электронов митохондрий (по I. Hatefi, I.M.Galante, 1978)

Перенос зарядов через мембрану:
I, II — отдельная редокс-петля, III — дыхательная цепь митохондрий

Последовательность переноса электронов
Линейная
Q-цикл Митчела
Предполагают наличие двух мест реакций, в которых участвует убихинон,- так называемые центры i и о, локализованные, по-видимому, на противоположных сторонах мембраны. В центре о убихинол окисляется до убихинона с освобождением двух протонов, причем один электрон от убихинола поступает к железосерному белку Риске, а затем к цитохрому c1, в то время как другой поступает к цитохрому b566. Восстановленный семихиноном цитохром b566, в свою очередь, восстанавливает цитохром b562. Электрон от цитохрома b562 используется для восстановления убихинона в центре i.

Перенос электронов комплексом II

Эстафетный перенос электронов в комплексе bc1.

Цитохромоксидаза как редокс-зависимая протонная помпа
Функция цитохромоксидазы заключается не только в
поглощении протонов, необходимых для восстановления кислорода до воды, но и в переносе протонов из внутренней фазы наружу

Туннельные трубы, по которым идет транспорт электронов в цитохромоксидазе

Сопряжение различных электрон-транспортных комплексов в ЭТЦ митохондрий, хлоропластов и хроматофоров
Дыхательная цепь митохондрий представлена тремя комплексами (I, III, IV), способными окислять НАДН до воды. Фотосинтетические ЭТЦ представлены соответствующими РЦ. В центре рисунка находится комплекс III, содержащий цитохром типа 6, цитохром типа c1 и железосерный белок Риске (FeSR). Донором электронов для него является убихинон Q или пластохинон PQ, акцептором — цитохром с (цит с) или пластоцианин PC. Среди комплексов, способных генерировать ∆μH+, комплекс III, по-видимому, является наиболее универсальным, поскольку присутствует в ЭТЦ митохондрий, хлоропластов и хроматофоров. Остальные комплексы молекул переносчиков, участвующие в преобразовании энергии, являются более специфическими и присутствуют лишь у определенных групп организмов

Схема трансмембранного переноса протонов в фотосинтетической мембране

Трансформация энергии в первичных процессах фотосинтеза

Классификация фотобиологических реакций