Citochoma C Struktur, Fungsi, Inhibitor Citroma C

The Citocroma C Oxidase Ia adalah kompleks protein enzimatik yang dapat menyeberangi lipid bilayer membran sel. Kami telah dikaitkan terutamanya dengan membran dalaman mitokondria, yang kedua -duanya dalam organisma prokariotik (bakteria), seperti dalam eukariota (uniselular dan multiselular).

Juga dipanggil kompleks IV, enzim ini penting dalam fungsi metabolik aerobik organisma, kerana ia adalah penting dalam rantaian pengangkutan elektron di mana sel membakar gula dan menangkap sebahagian daripada tenaga yang dikeluarkan untuk menyimpan adenosine tryphosphate atau ATP.

Model bola dan palo hemo, molekul yang terdapat dalam struktur kristal cytochrome c oksidase dari jantung bovine. Diambil dan diedit dari: Benjah-Bmm27 [domain awam].

Nama cytochrome bermaksud "pigmen sel". Ini adalah protein darah yang mengangkut elektron. Cytochromes ditemui oleh doktor Ireland Charles Alexander Macmunn pada tahun 1884. MacMunn adalah perintis dalam menemui pigmen pernafasan darah, yang dipanggil hari ini sitokrom 1.

Pada tahun 20 -an abad yang lalu ahli entomologi dan ahli parasitologi Rusia. Walaupun Macmunn telah menemui mereka pada tahun 1884, masyarakat saintifik telah dilupakan dan bahkan ada yang salah faham kerja mereka.

[TOC]

Ciri -ciri umum

Secara umum, pigmen pernafasan mempunyai spektrum yang kelihatan ciri. Telah diketahui bahawa terdapat sekurang -kurangnya empat kompleks protein membran komprehensif di mana terdapat 5 jenis cytochromes: A, A3, B, C1 dan C, diklasifikasikan mengikut panjang gelombang maksimum penyerapan spektrum.

Mereka biasanya terdapat dalam membran dalaman mitokondria. Walau bagaimanapun, mereka juga telah diperhatikan dalam retikulum dan kloroplas endoplasma, dalam organisma eukariotik dan prokariotik.

Mereka membentangkan kumpulan prostetik hemo yang mengandungi besi (iman). Setiap cytochromes yang diketahui bertindak di kompleks multienzimatik dalam pengangkutan elektron rantai pernafasan.

Cytochromes mempunyai fungsi menyertai tindak balas pengurangan oksida. Reaksi pengurangan, di mana mereka menerima elektron, berlaku secara berbeza untuk setiap jenis cytochrome, dan nilai mereka ditentukan oleh aliran elektron rantai pernafasan.

-Cytochrome c

Empat jenis cytochrome c diketahui, yang berikut.

Kelas I

Di dalam kelas ini ialah solubles cytochromes c yang rendah (lowspin), hadir dalam bakteria dan mitokondria. Mereka adalah octahedrals. Tapak kesatuan hemo berada di hujung histidin dan ligan keenam dibekalkan oleh sisa miel pada akhir c.

Dari kelas ini, anda juga dapat mengenali beberapa subkelas, yang telah menentukan struktur tiga dimensi mereka.

Kelas II

Di kelas ini terdapat sitokrom c giliran tinggi (highspin) dan giliran rendah. Giliran tinggi adalah tapak yang mengikat dekat dengan akhir-c, dan pada mereka yang mempunyai giliran rendah ligan keenam nampaknya merupakan sisa miel berhampiran N-termus dalam bahasa Inggeris). Mereka ditenakan dengan histidin ligan kelima.

Boleh melayani anda: turgiditi (biologi)

Kelas III

Kelas ini dicirikan oleh cytochromes C dengan pelbagai hemo (C3 dan C7) dan potensi rendah oksida-pengedar, dengan hanya 30 residu asid amino setiap hemo. Di wakil -wakil kelas ini, kumpulan hemo c mempunyai struktur dan fungsi yang tidak setara, selain membentangkan potensi redoks yang berbeza. Mereka adalah octahedrals.

Kelas IV

Menurut beberapa penulis, kelas ini hanya dibuat untuk memasukkan protein kompleks yang dibentangkan oleh kumpulan prostetik lain, serta hemo c, atau flavocytocrome c, antara lain.

Cytochrome c oxidase atau kompleks IV

Cytochrome C oxidase adalah enzim mitokondria yang menjalankan fasa akhir pengangkutan elektronik dalam pernafasan selular. Enzim ini memangkinkan pengangkutan elektron dari sitokrom yang dikurangkan ke oksigen.

Beberapa sebatian kimia seperti sianida, karbon dioksida dan azid. Bentuk lain penghambatan kompleks IV adalah mutasi genetik.

Dari sudut pandang evolusi, cytochrome c oxidase hanya terdapat dalam organisma aerobik, dan beberapa kumpulan saintis mencadangkan bahawa kehadiran protein ini menunjukkan hubungan evolusi di mana tumbuh -tumbuhan, kulat dan haiwan juga berkongsi nenek moyang secara umum.

Struktur

Cytochrome C oxidase membentuk kompleks homodimerik, iaitu, terdiri daripada dua monomer serupa dalam membran dalaman mitokondria. Kompleks enzimatik terdiri daripada 3 hingga 4 subunit dalam organisma prokariotik dan sehingga maksimum 13 (beberapa mencadangkan 14) polipeptida dalam organisma seperti mamalia.

Dalam organisma ini 3 polipeptida berasal dari mitokondria dan selebihnya berasal dari nukleus. Setiap monomer mempunyai 28 kipas transmembran yang memisahkan domain hidrofilik dari matriks membran dan ruang intermembrane.

Ia hanya mempunyai satu unit pemangkin, yang terdapat dalam semua enzim yang memangkin tindak balas pengoksidaan/pengurangan, menggunakan oksigen molekul (oksidase, terutama hemo-cobre). Kompleks ini mengandungi cytochromes A dan A3 United oleh Subunit I dan dua pusat tembaga.

Ia membentangkan satu atau beberapa kumpulan hemo c yang dikaitkan dengan struktur protein sekitarnya dengan satu atau lebih (umumnya dua) pautan tioreter. Penulis lain mencadangkan bahawa terdapat satu kumpulan hemo c yang dikaitkan dengan protein antara cincin porphyrine dan dua sisa sistein.

Satu -satunya kumpulan hemo C yang disebutkan di atas, dikelilingi oleh sisa hyodrophobic dan hexacoordininated, yang histidin dalam kedudukan 18 rantai polipeptida dan metodin dalam 80.

Boleh melayani anda: sel tumbuhanCytochrome c oxidase subunit f. Diambil dan diedit dari: Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatik Eropah [Domain Awam]

Fungsi

Citochoma C Oxidases adalah protagonis dalam tiga mekanisme fisiologi utama, yang akan kita lihat di bawah.

Apoptosis atau kematian sel yang diprogramkan

Apoptosis adalah kemusnahan atau kematian sel yang diprogramkan, yang disebabkan oleh organisma yang sama dan yang bertujuan untuk mengawal pertumbuhan, pembangunan, penghapusan tisu yang rosak dan peraturan sistem imun. Dalam proses fisiologi ini, cytochrome c oxidase berpartisipasi sebagai perantara.

Protein ini, yang dikeluarkan oleh mitokondria, membawa kepada interaksi dengan retikulum endoplasma, yang menyebabkan rembesan atau pelepasan kalsium. Peningkatan progresif dalam kalsium mencetuskan pelepasan besar cytochrome c oxidase, sehingga mungkin untuk mencapai tahap sitotoksik kalsium.

Tahap kalsium sitotoksik dan pelepasan cytochromes c menyebabkan pengaktifan cascade beberapa enzim, yang bertanggungjawab untuk pemusnahan sel.

Regenerasi sel atau tisu

Beberapa kajian menunjukkan bahawa apabila cytochrome c oxidase terdedah kepada panjang gelombang 670 nanometer, mengambil bahagian dalam kompleks berfungsi, yang menembusi tisu yang rosak atau cedera dan meningkatkan kelajuan regenerasi sel.

Metabolisme tenaga

Ini mungkin yang paling terkenal dan fungsi cytochrome c oxidase. Ia adalah tepat kompleks oksidase (rantai pernafasan) yang bertanggungjawab mengumpul elektron cytochrome c dan memindahkannya ke molekul oksigen, mengurangkannya kepada dua molekul air.

Disambungkan ke proses ini, terdapat translocation proton melalui membran, mengakibatkan penjanaan kecerunan elektrokimia yang menggunakan kompleks sintesis ATP untuk menghasilkan atau mensintesis ATP (Adenosín triffisphyte).

Perencat

Citochoma C Oxidase dihalang oleh beberapa proses dan sebatian kimia. Cara ia berlaku boleh timbul sebagai cara semula jadi untuk mengawal selia pengeluaran atau tindakan enzim atau boleh berlaku secara tidak sengaja kerana keracunan.

Di hadapan Azid. Ini menyebabkan gangguan dalam proses pernafasan sel dan oleh itu menyebabkan asphyxiation kimia sel.

Sebatian lain seperti nitrik oksida, hidrogen sulfida, metanol, dan beberapa alkohol methylated, juga menyebabkan perencatan cytochrome c oksidase.

Kekurangan

Cytochrome C oxidase adalah enzim yang dikawal oleh gen kedua -dua nukleus dan mitokondria. Terdapat perubahan genetik atau mutasi yang boleh membawa kekurangan oksidase cytochrome c.

Mutasi ini mengganggu fungsi enzim, kerana mereka mengubah struktur enzimatik mereka, membawa mereka gangguan metabolik semasa perkembangan embrio (menurut kajian manusia), yang kemudiannya akan mempengaruhi organisma dalam tahun -tahun pertama mereka.

Boleh melayani anda: Sel Dendritik: Ciri, Fungsi, Jenis

Kekurangan oksidase cytochrome C mempengaruhi tisu dengan permintaan tenaga yang tinggi, seperti jantung, hati, otak dan otot. Gejala mutasi ini dicerminkan sebelum dua tahun hidup dan dapat nyata sebagai keadaan yang kuat atau ringan.

Gejala ringan dapat dilihat walaupun sejurus selepas tahun pertama dan biasanya individu dengan mereka hanya mempunyai penurunan ketegangan otot (hipotonia) dan atrofi otot (myopathy).

Sebaliknya, individu yang mempunyai gejala yang lebih kuat boleh mempunyai atrofi otot dan encephalyopati. Keadaan lain yang disebabkan oleh ketiadaan cytochrome c oxidase adalah myocardiopathy hypertrophic, peningkatan patologi dalam saiz hati, sindrom Leight dan asidosis laktik.

Kegunaan dalam phylogeny

Phylogeny adalah sains yang bertanggungjawab untuk kajian asal, latihan dan perkembangan evolusi dari sudut pandang nenek moyang, organisma.  Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, kajian filogeni dengan analisis molekul semakin kerap, membuang banyak maklumat dan menyelesaikan masalah taksonomi.

Dalam pengertian ini, beberapa kajian filogenetik menunjukkan bahawa penggunaan oksidase cytochrome C dapat membantu mewujudkan hubungan evolusi. Ini kerana kompleks protein ini sangat dipelihara dan terdapat dalam pelbagai organisma, dari protik uniselular, ke vertebrata besar.

Contohnya, adalah ujian yang dilakukan dengan manusia, cimpanzi (Roti roti) dan rhesus macaques (Mulatta Macaca). Ujian sedemikian menunjukkan bahawa molekul cytochrome c oksidase manusia dan cimpanzi adalah sama.

Dia juga menunjukkan bahawa molekul oxidase cytochrome c of the rhesus macaque.

Rujukan

1. R.P. Ambler (1991). Variasi urutan dalam cycromes bakteria c. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetik.
2. Cytochrome c. Pulih dari Newworldyclopedia.org.
3. V.Colman, e. Kos. Chaves, v. Tortora (2015). Peranan biologi cytochrome c: pengangkutan elektronik mitokondria, kematian sel yang diprogramkan dan keuntungan AUS -aktif. Sejarah Fakulti Perubatan.
4. Subunit cytochrome c oxidase i. Pulih dari EBI.Ac.UK.
5. L. YouFen, ms. Jeong-oon, d. Jian-Hong & B. Yidong (2007). Cytochrome C Oxidase Subunit IV adalah penting untuk fungsi pemasangan dan pernafasan kompleks enzim. Jurnal Bioenergetik dan Biomembran.
6. Kumpulan Gen: Mitokondria IV Kompleks: Subunit Cytochrome C Oxidase (Cox, MT-CO). Pulih dari nama gen.org.
7. Dan.F. Hartree (1973). Penemuan sitokrom. Pendidikan Biokimia.
8. Citochoma C oxidase, kekurangan .. . Pulih dari Ivami.com.
9. C.K. Mathews, k.Dan. Van hold & k.G. Ahern (2002). Biokimery. Edisi ke -3. Benjamin / Cummings Publishing Company, Inc.