المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24


Bioenergetics and Oxidative Phosphorylation  
  
1184   02:25 صباحاً   date: 11-9-2021
Author : Denise R. Ferrier
Book or Source : Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
Page and Part :


Read More
Date: 15-9-2021 1466
Date: 18-11-2021 1343
Date: 25-9-2021 3019

Bioenergetics and Oxidative Phosphorylation

 

The change in free energy (ΔG) occurring during a reaction predicts the direction in which that reaction will spontaneously proceed. If ΔG is negative (that is, the product has a lower free energy than the substrate), then the reaction is spontaneous as written. If ΔG is positive, then the reaction is not spontaneous. If ΔG = 0, then the reaction is in equilibrium.

The ΔG of the forward reaction is equal in magnitude but opposite in sign to that of the back reaction. The ΔG are additive in any sequence of consecutive reactions, as are the standard free energy changes (ΔG0). Therefore, reactions or processes that have a large, positive ΔG are made possible by coupling with those that have a large, negative ΔG such as ATP hydrolysis. The reduced coenzymes nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) and flavin adenine dinucleotide (FADH2) each donate a pair of electrons to a specialized set of electron carriers, consisting of flavin mononucleotide (FMN), iron-sulfur centers, coenzyme Q, and a series of heme-containing cytochromes, collectively called the electron transport chain. This pathway is present in the inner mitochondrial membrane (impermeable to most substances) and is the final common pathway by which electrons derived from different fuels of the body flow to oxygen (O2), which has a large, positive reduction potential (E0), reducing it to water. The terminal cytochrome, cytochrome c oxidase, is the only cytochrome able to bind O2. Electron transport results in the pumping of protons (H+) across the inner mitochondrial membrane from the matrix to the intermembrane space, 10 H+ per NADH oxidized. This process creates electrical and pH gradients across the inner mitochondrial membrane. After H+ have been transferred to the cytosolic side of the membrane, they reenter the matrix by passing through the Fo H+ channel in ATP synthase (Complex V), dissipating the pH and electrical gradients and causing conformational changes in the F1 β subunits of the synthase that result in the synthesis of ATP from ADP + inorganic phosphate. Electron transport and phosphorylation are tightly coupled in oxidative phosphorylation ([OXPHOS] Fig. 1). Inhibition of one process inhibits the other. These processes can be uncoupled by uncoupling protein-1 of the inner mitochondrial membrane of brown adipocytes and by synthetic compounds such as 2,4-dinitrophenol and aspirin, all of which dissipate the H+ gradient. In uncoupled mitochondria, the energy produced by electron transport is released as heat rather than being used to synthesize ATP.
Mutations in mitochondrial DNA, which is maternally inherited, are responsible for some cases of mitochondrial diseases such as Leber hereditary optic neuropathy. The release of cytochrome c into the cytoplasm and subsequent activation of proteolytic caspases results in apoptotic cell death.

Figure 1: Key concept map for oxidative phosphorylation (OXPHOS). [Note: Electron (e−) flow and ATP synthesis are shown as sets of interlocking gears to emphasize coupling.] TCA = tricarboxylic acid; NAD(H) = nicotinamide adenine dinucleotide; FAD(H2) = flavin adenine dinucleotide; FMN = flavin mononucleotide; ADP = adenosine diphosphate.

 




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.