양성자 pump
Proton pump그것은 생물 세포막을 가로지르는 양성자 기울기에 쌓인 양성자 펌프 있어 필수적인 막 단백질 펌프입니다.양성자 펌프:아래 반응 촉매제 역할을 하다.
- H+[은 생물 세포막의 한쪽 면에]+에너지 ⇌ H+[그 막의 다른 쪽에].
메커니즘은 단백질 구조의 energy-induced 형태 변화나 Q주기에 기초한다.
진화 동안, 양성자 펌프 독자적으로 여러 차례 발생했다.따라서, 자연 뿐만 아니라 단일 세포 안에서 내내로 전혀 무관한 다른 양성자 펌프 발견할 수 있다.양성자 펌프 펌프의 에너지의 다양한 출처를 사용하는 다른 전공 수업, 다른 폴리 펩티드 작곡과 진화적 기원을 나뉘어 져 있다.
기능.
양전하를 띤 양성자의 수송은 전형적으로 전기유전적이다. 즉, 막전위라고도 불리는 막 전체에 전장을 생성한다.양성자수송은 대응하는 음전하를 같은 방향으로 또는 대응하는 양전하를 반대 방향으로 전송함으로써 전기적으로 중화되지 않으면 전기유전자가 된다.전기유전성이 아닌 양성자 펌프의 예로는 위 점막의 양성자/칼륨 펌프가 있으며, 이는 양성자와 칼륨 이온의 균형적 교환을 촉매한다.
양성자와 양성자 펌프에 의해 생성된 전하의 결합 막 통과 구배를 전기 화학적 구배라고 합니다.전기화학적 구배는 ATP 합성, 영양소 흡수 및 활동 전위 형성과 같은 다양한 생물학적 과정을 구동하는 데 사용될 수 있는 에너지(전위 에너지)의 저장을 나타냅니다.
세포 호흡에서 양성자 펌프는 에너지를 사용하여 미토콘드리아의 매트릭스에서 막간 [1]공간으로 양성자를 운반합니다.내부보다 기질 외부에 양성자가 더 많기 때문에 내부 미토콘드리아 막을 가로질러 양성자 농도 구배를 생성하는 활성 펌프입니다.pH와 전하의 차이(버퍼 용량의 차이 무시)는 [2]셀의 배터리 또는 에너지 저장 장치와 유사한 전기화학적 전위차를 생성합니다.이 과정은 또한 잠재적 에너지를 생성하기 때문에 오르막 주행이나 나중에 사용하기 위한 배터리 충전과 유사하다고 볼 수 있다.양성자 펌프는 에너지를 생성하지 않고 나중에 [3]사용하기 위해 에너지를 저장하는 구배를 형성합니다.
다양성
양성자 펌핑 반응에 필요한 에너지는 빛(빛 에너지; 박테리올호돕신), 전자 전달(전기 에너지; 전자 수송 복합체 I, III 및 IV) 또는 피로인산염(Pi; 양성자 펌핑 피로인산염) 또는 아데노신 삼인산염(ATP; 양성자 ATPase)과 같은 에너지가 풍부한 대사물(화학 에너지)에서 얻을 수 있다.
전자 운송 주도형 양성자 펌프.
전자 교통 복잡한 1세
복합 I(EC 1.6.5.3)(NADH:ubiquinone 산화환원효소 또는 특히 인간 단백질의 맥락에서 NADH 탈수소효소라고도 함)은 전자수송에 의해 구동되는 양성자 펌프이다.Na 운반체+ Mrp 슈퍼패밀리의 일원인 H 또는 Na 전이+ NADH 탈수소효소(NDH) 패밀리(TC# 3.D.1)에+ 속한다.NADH에서 조효소 Q10(CoQ10)으로 전자의 전달을 촉매하고, 진핵생물에서는 미토콘드리아 내막에 위치한다.이 효소는 ATP 합성효소가 ATP를 합성하기 위해 사용하는 양성자 전기화학적 전위의 막 통과 차이를 확립하는 데 도움을 줍니다.
전자 교통 복잡한 3세
복합체 III(EC 1.10.2.2)(시토크롬 b1c 또는 조효소 Q: 시토크롬 c – 산화환원효소라고도 함)는 전자수송에 의해 구동되는 양성자 펌프이다.복합체 III는 미토콘드리아(시토크롬 b)와 핵 게놈(다른 모든 서브 유닛)에 의해 암호화된 다중 서브 유닛 트랜스막 단백질이다.복합체 III는 모든 호기성 진핵 생물의 미토콘드리아 내막과 대부분의 유박테리아 내막에 존재한다.이 효소는 미토콘드리아의 ATP 합성효소가 ATP를 합성하기 위해 사용하는 양성자 전기화학적 전위의 막 통과 차이를 확립하는 데 도움을 줍니다.
시토크롬 bf6 복합체
시토크롬 bf6 복합체(EC 1.10.99.1)(플라스토키놀-플라스토시아닌 환원효소라고도 함)는 복합체 III와 관련이 있지만 식물, 시아노박테리아, 녹조의 엽록체에 있는 틸라코이드 막에서 발견된다.이 양성자 펌프는 전자 수송에 의해 구동되며 플라스토키놀에서 플라스토시아닌으로의 전자 전달을 촉매합니다.이 반응은 미토콘드리아 전자전달계의 복합체 III(시토크롬 bc1)에 의해 촉매되는 반응과 유사하다.이 효소는 엽록체의 ATP 합성효소가 ATP를 합성하기 위해 사용하는 양성자 전기화학적 전위의 막 통과 차이를 확립하는 데 도움을 줍니다.
전자수송복합체 IV
복합체 IV(EC 1.9.3.1)(시토크롬c산화효소라고도 함)는 전자수송에 의해 구동되는 양성자 펌프이다.이 효소는 진핵생물의 박테리아와 내부 미토콘드리아 막에서 발견되는 큰 막 통과 단백질 복합체이다.그것은 4개의 시토크롬 c 분자로부터 각각 하나의 전자를 받아 하나의 산소 분자로 전달하고, 분자 산소를 두 개의 물 분자로 변환합니다.그 과정에서, 그것은 물을 만들기 위해 내부 수상에서 4개의 양성자를 결합시키고, 추가로 4개의 양성자를 막을 가로질러 전위시킨다.이 효소는 미토콘드리아의 ATP 합성효소가 ATP를 합성하기 위해 사용하는 양성자 전기화학적 전위의 막 통과 차이를 확립하는 데 도움을 줍니다.
ATP 구동 양성자 펌프
아데노신 삼인산(ATP) 구동 양성자 펌프(양성자 ATPase 또는 H-ATPases라고도 함)는 아데노신 삼인산(ATP)+
의 가수 분해에 의해 구동되는 양성자 펌프이다.세 종류의 양성자 ATP가 자연에서 발견됩니다.단일 세포(예: 곰팡이와 식물의 세포)에는 양성자 ATPase의 세 그룹 모두의 대표자가 존재할 수 있다.
P형 양성자 ATP효소
혈장막 H-ATPase는 식물, 균류, 원생생물 및 많은 원핵생물들의 혈장막에서 발견되는 단일 서브유닛 P형 ATP효소이다.
혈장막 H-ATPase는 식물, 곰팡이, 원생동물, 그리고 많은 원핵생물들의 혈장막에서 전기화학적 구배를 만듭니다.여기서 양성자 구배는 2차 수송 과정을 추진하기 위해 사용된다.따라서 대부분의 대사물의 흡수와 환경에 대한 반응(예를 들어 식물의 잎 이동)에 필수적이다.
인간(그리고 아마도 다른 포유동물)은 또한 P형 ATPase 계열에 속하는 위수소 칼륨 ATPase 또는+ H/K+ ATPase를 가지고 있다.이 효소는 위장의 양성자 펌프 역할을 하며, 주로 위 내용물의 산성화에 책임이 있습니다(위산 참조).
V형 양성자 ATP분해효소
V형 양성자 ATP화효소는 V형의 다중 서브유닛 효소이다.그것은 세포 내 또는 세포 외부를 산성화하는 역할을 하는 다양한 다른 막에서 발견됩니다.
F형 양성자 ATP분해효소
F형 양성자 ATP 효소는 F형(ATP 합성효소 또는O1 FF ATP 효소라고도 함)의 다중 서브유닛 효소이다.그것은 미토콘드리아 내막에서 발견되어 양성자 수송으로 구동되는 ATP 합성 효소로 기능한다.
미토콘드리아에서, 전자 이동이나 광합성에 의해 제공되는 등가물을 감소시키는 것은 양성자의 이 전위치에 힘을 실어준다.예를 들어, 시토크롬c산화효소에 의한 양성자의 전위는 환원된 시토크롬c에 의해 제공되는 등가물을 환원함으로써 추진된다. ATP 자체는 혈장막 양성자 ATPase 및 다른 세포막의 ATPase 양성자 펌프에서 이러한 수송을 촉진한다.
반대로, 미토콘드리아의 FF ATP 합성효소는 보통o1 ATP를 합성하기 위해 이 흐름에서 에너지를 끌어내는 동안 막을 가로질러 높은 농도에서 낮은 농도로 양성자를 전도한다.양성자는 양성자 와이어를 통해 미토콘드리아 내막을 가로질러 이동한다.F 입자의O a 및 b 서브유닛을 통해 채널링되는 이 일련의 구조변화는 F와O1 F 서브유닛을 연결하는 줄기의 일련의 구조변화를 유도합니다.이 과정은 ADP를 인산화하는데 필요한 F의1 Loose, Tight 및 Open 상태 사이의 기계적 움직임에 양성자의 전위를 효과적으로 결합합니다.
미토콘드리아가 아닌 박테리아와 ATP를 생산하는 소기관에서, 전자 전달이나 광합성에 의해 제공되는 등가물을 감소시켜 양성자의 전위를 촉진한다.
엽록체의1 CF ATP 연결효소는 식물에서 인간의O1 FF ATP 합성효소에 해당한다.
피로인산염 구동 양성자 펌프
양성자 펌핑 파이로포스파타아제(H-PPase+
또는 액포형 무기 파이로포스파타아제(V-PPase, V는 액포용)라고도 함)는 무기 파이로인산염(PPI)의 가수분해로 구동되는 양성자 펌프이다.식물에서 HH-PPase는+
액포막(토노플라스트)에 국소화된다.식물의 이 막은 V-PPase와 V-ATPase의 내부를 산성화하기 위한 두 개의 다른 양성자 펌프를 포함합니다.
광구동 양성자 펌프
박테리어호돕신은 고대인, 특히 할로아카이아에서 사용되는 빛으로 구동되는 양성자 펌프입니다.빛은 단백질과 공유 결합되어 있는 망막 색소에 의해 흡수되며, 이는 양성자 펌핑과 관련된 펌프 단백질로 전달되는 분자의 구조 변화를 초래한다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Yoshikawa, Shinya; Shimada, Atsuhiro; Shinzawa-Itoh, Kyoko (2015). "Chapter 4, Section 4 Proton Pump Mechanism". In Peter M.H. Kroneck and Martha E. Sosa Torres (ed.). Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 15. Springer. pp. 108–111. doi:10.1007/978-3-319-12415-5_4. PMID 25707467.
- ^ 캠벨, N.A., 2008.혈관식물의 리소스 획득 및 전송.8학번, 생물학과샌프란시스코:피어슨 벤자민 커밍스입니다
- ^ 자연, 구조생물학:피스톤은 양성자 펌프를 구동한다. 오니시 토모코, 2010년 5월 26일
외부 링크
- 양성자 펌프 애니메이션
- 미국 국립의학도서관의 프로톤+펌프 의학 주제 제목(MeSH)