इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला: घटक, अनुक्रम, अवरोधक - जीवविज्ञान - 2025

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला एक झिल्ली के भीतर प्रोटीन अणुओं और सहएंजाइमों का एक सेट के होते हैं। जैसा कि इसके नाम से संकेत मिलता है, यह कोएंजाइम NADH या FADH2 से अंतिम रिसेप्टर यानी O2 (आणविक ऑक्सीजन) तक इलेक्ट्रॉनों के परिवहन के लिए जिम्मेदार है।

इस परिवहन प्रक्रिया में, जब इलेक्ट्रॉनों को कोएंजाइम से आणविक ऑक्सीजन में प्रोटीन से जुड़े रेडॉक्स केंद्रों से स्थानांतरित किया जाता है, तो ऊर्जा के उत्पादन (एटीपी) से जुड़ा होता है। यह ऊर्जा प्रोटॉन ग्रेडिएंट के लिए प्राप्त होती है जो आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में उत्पन्न होती है।

स्रोत: उपयोगकर्ता: Rozzychan

यह परिवहन प्रणाली विभिन्न घटकों से बनी है, जिन्हें कम से कम दो ऑक्सीकरण अवस्थाओं में पाया जा सकता है। उनमें से प्रत्येक को एनएडीएच या एफएडीएच 2 से ओ 2 तक इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन के दौरान प्रभावी रूप से कम और पुन: निर्धारित किया जाता है।

कोएंजाइम एनएडी + और एफएडी को विभिन्न सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप फैटी एसिड ऑक्सीकरण मार्ग और साइट्रिक एसिड चक्र में कम किया जाता है। इन कोएंजाइमों को बाद में इलेक्ट्रॉनिक परिवहन श्रृंखला में ऑक्सीकरण किया जाता है।

तो इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसपोर्ट सिस्टम में ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं का एक क्रम होता है जो एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

श्रृंखला घटकों

जीव के प्रकार के आधार पर, 3 से 6 घटकों को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का पालन करते हुए देखा जा सकता है। इलेक्ट्रॉन परिवहन की प्रक्रिया और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन द्वारा एटीपी के संश्लेषण, एक झिल्ली में होने वाली प्रक्रियाएं हैं।

प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं (एरोबिक बैक्टीरिया) के मामले में, ये प्रक्रिया प्लाज्मा झिल्ली से जुड़ी होती हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में यह माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉन परिवहन के घटक झिल्ली के आंतरिक भाग में पाए जाते हैं।

इलेक्ट्रॉनों को धीरे-धीरे चार परिसरों के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनिक परिवहन श्रृंखला बनाते हैं।

प्रत्येक कॉम्प्लेक्स में प्रोस्टेटिक समूहों (संयुग्मित प्रोटीन के गैर-एमिनो एसिड घटक) रेडॉक्स से जुड़े कई प्रोटीन घटक होते हैं, जो उनकी कमी की संभावनाओं को बढ़ाने की अनुमति देते हैं।

इसके अलावा, यह परिवहन प्रणाली विभिन्न आणविक प्रजातियों से बना है जैसे कि फ्लेवोप्रोटीन; coenzyme Q को ubiquinone (CoQ या UQ) भी कहा जाता है; विभिन्न साइटोक्रोम जैसे कि साइटोक्रोम बी, सी, सी 1, ए और ए 3; Fe-S समूहों के साथ प्रोटीन और Cu से जुड़े प्रोटीन। ये अणु साइटोक्रोम सी के अपवाद के साथ झिल्ली से बंधते हैं।

जटिल I

कॉम्प्लेक्स I जिसे एनएडीएच कोएंजाइम क्विनोन ऑक्सीडोरेडेज़ कहा जाता है, या एनएडीएच डिहाइड्रोजनेज, लगभग 45 पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बना होता है और इसमें एक फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड (एफएमएन) अणु और आठ से नौ फीट-एस क्लस्टर होते हैं। जैसा कि इसके नाम का तात्पर्य है, यह परिसर coenzyme NADH से CoQ तक इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी को स्थानांतरित करता है।

एनएडीएच डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स का कार्य एनएडीएच के जटिल के साथ आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के मैट्रिक्स पक्ष पर शुरू होता है। इलेक्ट्रॉनों को तब NADH से FMN में ले जाया जाता है। इसके बाद, इलेक्ट्रॉनों को कम फ़्लेविन (FMNH2) से फे-एस के साथ प्रोटीन में पारित किया जाता है।

FMNH2 NADH और Fe-S प्रोटीन के बीच एक तरह के सेतु का काम करता है, क्योंकि उत्तरार्द्ध केवल एक इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित कर सकता है, जबकि कोएंजाइम NADH दो को स्थानांतरित करता है, जिससे कि flavins एकल इलेक्ट्रॉन के इस हस्तांतरण को पूरा करता है धन्यवाद सेमिकोनोन के अपने रेडॉक्स राज्य में।

अंत में, इलेक्ट्रॉनों को Fe-S क्लस्टर्स से कोएंजाइम क्यू में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जो कि एक आइसोप्रेनॉइड पूंछ वाला एक मोबाइल इलेक्ट्रॉन वाहक है जो इसे हाइड्रोफोबिक बनाता है, जिससे इसे माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के केंद्र को पार करने की अनुमति मिलती है।

कॉम्प्लेक्स II

कॉम्प्लेक्स II, जिसे सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज के रूप में जाना जाता है, आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली का एक अभिन्न प्रोटीन है, और एक एंजाइम है जो साइट्रिक एसिड चक्र में हस्तक्षेप करता है।

यह कॉम्प्लेक्स दो हाइड्रॉफिलिक और दो हाइड्रोफोबिक सबयूनिट से बना है जिसमें हेम बी समूह शामिल हैं जो कि फ्लेवप्रोटीन और Fe-S के साथ प्रोटीन के अलावा, CoQ के लिए बाध्यकारी साइट प्रदान करते हैं।

साइट्रिक एसिड चक्र (क्रेब्स या ट्राईकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र) में, succinate को फ्यूमरेट द्वारा succinate डिहाइड्रोजनेज में परिवर्तित किया जाता है, कोएंजाइम FAD को FADH2 तक कम किया जाता है। इस अंतिम कोएंजाइम से, इलेक्ट्रॉनों को Fe-S केंद्रों में स्थानांतरित किया जाता है जो बदले में उन्हें CoQ में स्थानांतरित करते हैं।

इस इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की प्रतिक्रियाओं के दौरान, मानक रिडॉक्स की क्षमता बहुत कम है, जो एटीपी को रिलीज होने से मुक्त करने के लिए आवश्यक मुक्त ऊर्जा को रोकता है।

इसका मतलब यह है कि एटीपी संश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करने में असमर्थ इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में जटिल द्वितीय एकमात्र जटिल है। हालांकि, यह जटिल प्रक्रिया में महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह FADH2 से शेष श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है।

जटिल III

कॉम्प्लेक्स III, साइटोक्रोम बीसी 1 कॉम्प्लेक्स या सीओक्यू साइटोक्रोम सी रिडक्टेस, कम कोएंजाइम क्यू से साइटोक्रोम सी में इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है। यह स्थानांतरण एक एकल रेडॉक्स मार्ग के माध्यम से होता है, जिसे क्यू चक्र के रूप में जाना जाता है।

इस कॉम्प्लेक्स में Fe-S और तीन अलग-अलग साइटोक्रोम के साथ एक प्रोटीन होता है, जिसमें हीम समूह में स्थित लोहे के परमाणु चक्रीय रूप से कम (Fe2 +) और ऑक्सीकृत (Fe3 +) राज्यों के बीच भिन्न होते हैं।

साइटोक्रोमेस इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट हेमोप्रोटिन्स हैं, जिनमें रेडॉक्स गतिविधि होती है। वे सभी जीवों में मौजूद हैं, कुछ तिरछे एनारोब को छोड़कर।

इन प्रोटीनों में हीम समूह होते हैं जो दो ऑक्सीकरण राज्यों (Fe2 + और Fe3 +) के बीच वैकल्पिक होते हैं। साइटोक्रोम सी एक मोबाइल इलेक्ट्रॉन वाहक है जो माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली से कमजोर रूप से जुड़ा हुआ है।

इस कॉम्प्लेक्स में पाए जाने वाले साइटोक्रोमेस साइटोक्रोमेस बी, सी और ए हैं, सभी 3 अलग-अलग विशेषताओं वाले हेट समूहों के साथ रेडॉक्स सक्रिय प्रोटीन हैं, जो उनके ऑक्सीकरण राज्यों को Fe2 + और Fe3 + के बीच वैकल्पिक करते हैं।

साइटोक्रोम सी एक परिधीय झिल्ली प्रोटीन है जो साइटोक्रोम सी 1 और जटिल IV के साथ एक इलेक्ट्रॉन "शटल" के रूप में कार्य करता है।

जटिल IV

Cytochrome c और O2 कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों के लिए अंतिम रिसेप्टर्स हैं, इसलिए जटिल IV या साइटोक्रोम c ऑक्सीडेज इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रक्रिया में टर्मिनल एंजाइम है। यह साइटोक्रोम c से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है और उन्हें O2 कटौती में स्थानांतरित करता है।

कॉम्प्लेक्स का कार्य कम साइटोक्रोम सी के लगातार चार अणुओं के एक इलेक्ट्रॉन के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करना है, अर्थात् यह ओ 2 के एक अणु के चार इलेक्ट्रॉनों को कम करता है, अंत में एच 2 ओ के दो अणुओं का उत्पादन करता है।

इलेक्ट्रॉन परिवहन अनुक्रम

इलेक्ट्रॉनों को कॉम्नजाइम क्यू के लिए कॉम्प्लेक्स I और II से कॉम्प्लेक्स III में स्थानांतरित किया जाता है, और वहां से वे साइटोक्रोम सी के माध्यम से कॉम्प्लेक्स IV में पास होते हैं। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन इन चार परिसरों से गुजरते हैं, वे ऊर्जा को जारी करते हुए कमी की क्षमता को बढ़ाते हैं, जो तब एटीपी के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है।

कुल में, इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी का स्थानांतरण झिल्ली के माध्यम से 10 प्रोटॉन के अनुवाद का कारण बनता है; कॉम्प्लेक्स I और IV में चार और कॉम्प्लेक्स III में दो।

एनएडीएच डिहाइड्रोजनेज

यह एंजाइम कोएंजाइम NADH के ऑक्सीकरण को coenzyme Q. इलेक्ट्रॉनों के ऑक्सीकरण से उत्प्रेरित करता है। NADH से FMN तक ले जाता है, जो जटिल I. के क्ल्रोफिक पूंछ से जुड़ा होता है। Fe-S ट्रांसफर इलेक्ट्रॉन के क्लस्टर्स एक समय में एक होते हैं। ये Fe-S समूह CoQ को कम करते हैं, जो झिल्ली में एम्बेडेड होता है, ubiquinol (CoQ को कम) करता है।

CoQ को इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के दौरान, चार प्रोटॉन बदले में आंतरिक झिल्ली के माध्यम से इंटरमब्रेनर स्पेस में स्थानांतरित होते हैं। जिस तंत्र के द्वारा इन प्रोटानों को परिवर्तित किया जाता है, उसमें जटिल I के हाइड्रोफोबिक पूंछ में स्थित प्रोटीन शामिल होते हैं।

इस चरण में इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण प्रक्रिया मुक्त ऊर्जा, विशेष रूप से -16.6 किलो कैलोरी / मोल जारी करती है।

सीओक्यू-साइटोक्रोम सी रिडक्टेस और साइकिल क्यू

इस कोएंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में कोएंजाइम क्यू को साइटोक्रोम सी द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है। यूबिकिनोल (कम CoQ) का ऑक्सीकरण माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में जटिल (क्यूओ या ऑक्सीकरण साइट) की एक निश्चित साइट पर होता है, दो इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है, एक को Fe-S समूहों के साथ प्रोटीन और दूसरे को हेम समूहों के साथ।

क्यू चक्र में, CoQ के ऑक्सीकरण से सेमीकिनोन का उत्पादन होता है, जो कि इलेक्ट्रॉनों को हेम समूह b1 और bh में स्थानांतरित किया जाता है। जैसा कि यह इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है, क्यूओ साइट पर एक दूसरा सीओक्यू ऑक्सीकरण होता है, जो चक्र को दोहराता है।

यह चक्र दो इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण का कारण बनता है और बदले में -10.64 kcal / मुक्त ऊर्जा के मोल के साथ, चार प्रोटॉन के इंटरकेंब्रेनर अंतरिक्ष में अनुवाद करता है।

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज

यह एंजाइम (जटिल चतुर्थ) ओ 2 द्वारा साइटोक्रोम सी (कम) के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करता है, जो कि अंतिम नैदानिक ​​दवा है। यह स्थानांतरण झिल्ली के माध्यम से प्रोटॉन के अनुवाद के अलावा स्थानांतरित किए गए इलेक्ट्रॉनों के प्रत्येक जोड़े के लिए एक एच 2 ओ अणु का उत्पादन करता है।

इलेक्ट्रॉन एक के बाद एक घटे हुए साइटोक्रोम c से CuA आयनों की एक जोड़ी की ओर बढ़ते हैं, फिर एक हेम समूह में जाते हैं और अंत में CuB आयनों और heme a3 वाले परिसर के द्विवार्षिक केंद्र तक पहुँचते हैं, जहाँ चार इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है ऑक्सीजन तक।

जटिल IV में, तत्व एक-एक करके इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करते हैं, ताकि O2 धीरे-धीरे कम हो जाए, ताकि सुपरऑक्साइड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड या हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी जैसे कुछ विषाक्त यौगिकों की रिहाई न हो।

इस चरण में जारी ऊर्जा -32 kcal / mol से मेल खाती है। स्थानांतरण प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न विद्युत रासायनिक ढाल और चार परिसरों से गुजरने पर इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी के कारण ऊर्जा परिवर्तन (generatedE), प्रत्येक चरण में, एटीपी अणु के उत्पादन के लिए आवश्यक मुक्त ऊर्जा से मेल खाती है।

निर्जलित डिहाइड्रोजनेज

जैसा कि उल्लेख किया गया है, इस परिसर में साइट्रिक एसिड चक्र से इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में FADH2 के इलेक्ट्रॉनों को पेश करने का एकमात्र लेकिन महत्वपूर्ण कार्य है।

यह एंजाइम कोएंजाइम एफएडीएच 2 के ऑक्सीकरण को कोएंजाइम क्यू (ऑक्सीकृत) द्वारा उत्प्रेरित करता है। साइट्रिक एसिड चक्र में, जैसे कि सनसनी को फ्यूमरेट में ऑक्सीकरण किया जाता है, दो इलेक्ट्रॉनों और दो प्रोटॉन को एफएडी में स्थानांतरित किया जाता है। इसके बाद, FADH2 कॉम्प्लेक्स के Fe-S केंद्रों के माध्यम से इन इलेक्ट्रॉनों को CoQ में स्थानांतरित करता है।

अंत में, ऊपर वर्णित चरणों का पालन करते हुए, अंत में CoQ से इलेक्ट्रॉनों को जटिल III में स्थानांतरित किया जाता है।

श्रृंखला के परिसर स्वतंत्र हैं

इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसपोर्ट चेन बनाने वाले चार कॉम्प्लेक्स स्वतंत्र हैं, अर्थात, वे आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में स्वतंत्र रूप से पाए जाते हैं और संचालित होते हैं, और झिल्ली में उनमें से प्रत्येक का आंदोलन निर्भर नहीं करता है या अन्य कॉम्प्लेक्स से जुड़ा हुआ है।

कॉम्प्लेक्स I और II झिल्ली में चलते हैं, अपने इलेक्ट्रॉनों को CoQ में स्थानांतरित करते हैं, जो झिल्ली में भी फैलता है और उन्हें कॉम्प्लेक्स III में स्थानांतरित करता है, जहां से इलेक्ट्रॉन साइटोक्रोम c में पास होते हैं, जो झिल्ली में मोबाइल भी है और इलेक्ट्रॉनों को जमा करता है जटिल IV।

इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसपोर्ट चेन के अवरोधक

कुछ विशिष्ट अवरोधक इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसपोर्ट चेन पर कार्य करते हैं जो इसकी प्रक्रिया में हस्तक्षेप करते हैं। रोटेनोन एक आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला कीटनाशक है जो सीओक्यू की कमी को रोकते हुए, जटिल I को stoichiometrically बाँधता है।

कुछ बार्बिट्यूरेट-प्रकार की दवाएं जैसे कि पियरिसिडिन और अमाइटल कॉम्प्लेक्स I को रोकती हैं, Fe-S समूहों से CoQ में इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ हस्तक्षेप करती हैं।

जटिल II में, तत्संबंधी तत्संबंधी तत्संबंधी थ्रॉइल्ट्रिफलोरोसेटोन और मैलोनेट सक्सेस के साथ प्रतिस्पर्धी अवरोधक के रूप में कार्य करते हैं, इसके ऑक्सीकरण को रोकते हैं और बदले में, एफएडी को इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण।

कुछ एंटीबायोटिक्स, जैसे कि माईक्सोथियाज़ोल और स्टिग्माटेलिन, सीओक्यू की क्यू बाइंडिंग साइटों से बंधते हैं, प्रोटीन के फे-एस केंद्रों में कोएंजाइम क्यू से इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण को रोकते हैं।

साइनाइड, एज़ाइड (N3-), सल्फ्यूरिक एसिड और कार्बन मोनोऑक्साइड जटिल IV को रोकते हैं। ये यौगिक, हेम समूहों से बंधे होते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को परिसर के द्विपदीय केंद्र या ऑक्सीजन (O2) में स्थानांतरित करने से रोकते हैं।

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को बाधित करके, ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन द्वारा ऊर्जा उत्पादन को रोक दिया जाता है, जिससे शरीर को गंभीर क्षति और यहां तक ​​कि मृत्यु भी हो सकती है।

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