マインドマップギャラリー 生物学 - 第 6 章 ミトコンドリアと細胞のエネルギー変換
これは、生物学の第 6 章におけるミトコンドリアと細胞間のエネルギー変換に関するマインド マップです。ワイヤー体の基本的な特徴、細胞の呼吸、エネルギー交換などが含まれます。
2023-12-06 20:52:37 に編集されました第6章 ミトコンドリアと細胞のエネルギー変換
ミトコンドリアの基本的な性質
形、量、構造
糸、顆粒、または棒の形です。酸性膨潤、アルカリ性粒状
外膜はミトコンドリアの外側の単位膜です
ポリン、外膜物質輸送チャネル
大きな物質には外膜と内膜のタンパク質トランスポーターが必要です
内膜の表面には多くの粒子が付着しています
透過性が小さいため、物質は膜を通過するために特定の膜トランスポーターまたは透過酵素を使用する必要があります。
低い透過性は、ミトコンドリア内膜全体にわたるプロトン化学勾配の確立に寄与します
構造
マトリックスキャビティ
膜間腔
紋章
頭蓋間腔
頭蓋内腔
グラナ (本質的には ATP 合成酵素)
頭
ATPの合成を触媒します
ハンドル
基板
内外膜接点 ¾転移接点
内膜トランスロコン Tim
チャネルタンパク質
外膜トランスロケーターのトム
受容体タンパク質
マトリックスは酸化代謝の部位です
関連する酵素が含まれています
ミトコンドリアは、核以外に DNA を含むヒト細胞内の唯一の細胞小器官です。
化学成分
タンパク質
ミトコンドリアの主成分
タイプ
可溶性タンパク質
不溶性タンパク質
リン脂質
主にリン脂質
カルジオリピン
内膜の主な内容物、内膜の物質透過性を低くする鍵となる
外膜タンパク質と脂質の比は 1:1、内膜タンパク質と脂質の比は 4:1 です。
マーカー酵素
外膜¾¾¾¾モノアミンオキシダーゼ
膜間腔¾¾¾¾アデニル酸キナーゼ
内膜 ¾¾¾¾ シトクロムオキシダーゼ
基質¾¾¾¾リンゴ酸デヒドロゲナーゼ
遺伝システム
mtDNA
半自律性細胞小器官
外輪重鎖、内輪軽鎖
関数
酸化的リン酸化
Ca2の取り込みと放出
細胞死に関与
細胞呼吸とエネルギー交換
特定の細胞小器官(主にミトコンドリア)では、O2の関与により、さまざまな高分子物質が分解されてCO2が生成され、同時に異化によって放出されたエネルギーがATPに蓄えられるプロセスが細胞呼吸と呼ばれ、細胞呼吸とも呼ばれます。生物学的酸化または細胞酸化
特徴
本質的に、それはミトコンドリア内の酵素によって触媒される一連の酸化還元反応です。
生成されたエネルギーはATPの高エネルギーリン酸結合に蓄えられます。
反応プロセス全体は段階的に行われ、エネルギーも徐々に放出されます。
反応は一定温度(37℃)、一定圧力条件下で行われます。
反応にはH2Oの参加が必要です
プロセス
解糖系
細胞質では、グルコース 1 → ピルビン酸 2
グルコースから始まる2ATPとグリコーゲンから始まる3ATPの純生産
基質レベルのリン酸化
NADH H は特定のシャトル システムを介してシステムに侵入します
アセチルCoAの生成
十分な酸素条件下では、ミトコンドリア系では、1 ピルビン酸 → 1 アセチル CoA、1 CO2 および 1 NADH H
トリカルボン酸回路
アセチルCoAはまずミトコンドリアマトリックス内で炭素数4を含むオキサロ酢酸と縮合し、その2つが共有結合して炭素数6を含むクエン酸を形成します。
7 回の連続した酵素反応と 2 回の脱炭酸を経て、反応の初期段階のオキサロ酢酸がサイクルの終わりに再形成されます。
1 分子のクエン酸がトリカルボン酸サイクルに参加し、サイクルの終わりまでに合計 10 分子の ATP が生成されます。
サブトピック 1 アセチル CoA 3NAD FAD ADP Pi→2CO2 3NADH 1FADH2 ATP 2H CoA-SH
1 アセチル CoA 3 (NAD) FAD ADP Pi→ 2(CO2) 3NADH 1(FADH2) ATP 2(H) CoA-SH
酸化的リン酸化
酸化的リン酸化の基礎
呼吸連鎖(電子伝達連鎖)
電子または H を可逆的に受容および放出する一連の化学物質で構成されています。それらはミトコンドリアの内膜に存在し、相互に接続され規則的に配置されたリポタンパク質複合体機能システムを形成しています。電子伝達鎖、呼吸鎖とも呼ばれます。共役ミトコンドリアのリン酸化プロセス。
電子伝達体(電子のみを伝達する酵素または補酵素)
シトクロム
鉄硫黄タンパク質
キノン
水素輸送体(電子とプロトンの両方を輸送する酵素または補酵素)
4つの複合体
複合体 I - NADH-CoQ レダクターゼ複合体 (NADH デヒドロゲナーゼ)
NADHは電子をCoQに輸送し、同時にプロトンをミトコンドリアマトリックスから膜間腔に輸送します。
複合体 II - コハク酸-CoQ レダクターゼ複合体 (コハク酸デヒドロゲナーゼ)
コハク酸からCoQへの触媒的電子移動
複合ディッシュ - CoQ-チトクローム c レダクターゼ複合体 (チトクローム レダクターゼ)
CoQ からシトクロム C への電子移動を触媒し、同時にミトコンドリア マトリックスから膜間腔へプロトンを移動します。
複合体 IV—シトクロム c オキシダーゼ複合体 (シトクロム オキシダーゼ)
シトクロムcから受け取った電子は酸素に伝達され、プロトンはミトコンドリアの膜間腔に伝達されます。
錯体 I、III、および IV はすべてプロトン ポンプであり、プロトンをミトコンドリア マトリックスからミトコンドリア膜空間に移動させてプロトン推進力ポテンシャルを形成できます。
電子伝達プロセスにおける酵素反応の一部を担うことに加えて(シトクロムcを除く)、ミトコンドリア膜の脂質二分子にもモザイク状に結合しています。
2 つの完全な呼吸鎖
NADH 呼吸鎖は複合体 I、B、IV で構成され、NADH の脱水素化と酸化を触媒します。
(FADH2) 複合体 II、HE、および IV で構成される呼吸鎖は、コハク酸の脱水素化と酸化を触媒します。
任意の 2 つの複合体は、コエンザイム Q やシトクロム C などの拡散性分子によって結合されます。
各成分が規則正しく配置され、酸化還元電位に応じて電子が高いところから低いところへ移動し、段階的にエネルギーが放出されます。
ATP シンターゼ複合体は ATP の合成を触媒します
複合体 V とも呼ばれるグラナは、ATP 合成と加水分解の両方に関与する双方向性の酵素複合体です。葉緑体、従属栄養細菌、光合成細菌のチラコイド膜や細胞膜に広く存在します。
形状
頭
外観は球形で、内膜 (隆起部) から突き出て実質に面しており、内膜から簡単に除去できます。 化学的本質は、(F1) 因子または (F1)-ATPase と呼ばれる、触媒活性を持つ末梢タンパク質です。
ハンドル
棒状の外観をしており、(F0)と(F1)を繋ぐ構造であり、その化学本質は(F1)をオリゴマイシンに対して感受性にするタンパク質、またはオリゴマイシン感受性付与タンパク質(F1)と呼ばれる。 OSCP) オリゴマイシンが OSCP に結合すると、プロトン チャネルを特異的にブロックし、ATP 合成を阻害します。
基板
基質は、(F0) または (F0)-ATPase と呼ばれる、ミトコンドリア内膜 (頂上) に埋め込まれた疎水性タンパク質です。
ATP合成酵素のF因子は、ATP合成の触媒部位を3つ(βサブユニットごとに1つずつ)持つαgβ3v8Eという5種類9つのサブユニットからなり、酵素活性を発現する主要な部分が交互に並んだ形をしています。オレンジ色の花びら
ε、V、c は結合して「ローター」を形成し、αgβ3 の中心に位置し、3 つの β サブユニットの触媒部位の開閉を制御します。ε サブユニットは酵素による ATP の加水分解を阻害し、ブロックする機能を持っています。 H チャネル、H 漏れを低減します。
(F0) 因子は複数のサブユニットから構成され、膜貫通プロトンチャネルを形成しています。(F0) 因子の直径は約 7.5nm で、a サブユニットと b サブユニットが配置されています。外側のCサブユニットの間。 αサブユニットにはプロトンチャネルがあり、Cサブユニットはαサブユニットによって提供されるプロトン流によって駆動および回転することができます。つまり、αサブユニットは(H)リターンフローの唯一のチャネルです。
電子移動中に膜を横切る (H) によって形成される電気化学的勾配
化学浸透仮説
主な議論
内膜の両側に電気化学的プロトン勾配を形成する
ミトコンドリアの膜間腔内の H は勾配によって駆動され、内膜上の ATP 合成酵素を通過します。 ミトコンドリアマトリックスに流れ、ATP合成酵素がADPを触媒し、PiがATPを合成するように促します。
主な手順
ミトコンドリア内膜の呼吸鎖はプロトンポンプと考えることができます
ATP 合成酵素は、濃度勾配に沿った膜間空間における高濃度 H 還流のマトリックスを構成します。 ATP の合成をチャネルし、触媒する
特徴
ミトコンドリア膜の構造と機能の統一性を重視
ミトコンドリアの指向性化学の重視
電気化学的勾配に含まれるエネルギーは ATP の化学エネルギーに変換されます。
アロステリック機構と組み合わせる