Informație

Ce face ca legătura amidică să fie cea mai mică cale energetică?


Am citit despre proteomică și cum poate fi utilizată cu spectrometrie de masă pentru a secvența peptidele digerate.

Citind această lucrare, autorul afirmă (în caseta 2):

fragmentarea peptidică indusă de coliziuni cu gazul rezidual și ruperea legăturii are loc în principal prin cele mai scăzute căi de energie - adică scindarea legăturilor amidice

De ce este decolteul predominant la legătura amidică? Ce face ca legătura amidică să fie cea mai mică cale energetică?


Efectele înlocuirii legăturii amide-esterice a coloanei vertebrale peptidice asupra frecvenței de clivaj în disocierea prin captarea electronilor și disocierea activată prin coliziune

Cercetarea mecanismului de disociere a captării electronilor pe modele diferite de policații peptidice a dus la descoperirea multor modalități de prevenire sau reducere (< text> - << text> _α> ) fragmentarea legăturii. Aici vom raporta o constatare rară a modului de creștere a ratei de disociere a legăturilor vertebrale. Într-un număr de peptide model, substituția legăturii vertebrale amidă-ester a crescut frecvența (< text> - << text> _α> ) clivaj de legătură (un analog al lui (< text> - << text> _α> ) legături în peptide normale) de câteva ori, în detrimentul frecvenței reduse a clivajelor din vecinătatea (< text> - << text> _α> ) obligațiuni. În schimb, legătura esterică a fost ruptă doar marginal în disocierea colizională. Aceste rezultate evidențiază suplimentar complementaritatea mecanismelor de reacție în disocierea captării electronilor (ECD) și disocierea activată prin coliziune (CAD). Se propune că efectele substituției legăturii amidă-ester asupra fragmentării se datorează în principal diferențelor în stabilitatea ionilor produsului (ECD, CAD), precum și afinității protonului (CAD). Această propunere este confirmată prin calcule care utilizează teoria funcțională a densității. Sunt discutate implicațiile acestor rezultate în legătură cu înțelegerea actuală a mecanismelor de disociere a captării electronice și a disocierii transferului de electroni.


Fosfagen

Acest sistem folosește fosfat de creatină (CP) și are o rată foarte rapidă de producție de ATP. Fosfatul de creatină este utilizat pentru reconstituirea ATP după ce acesta este descompus pentru a elibera energia sa. Cantitatea totală de CP și ATP stocate în mușchi este mică, deci există o energie limitată disponibilă pentru contracția musculară. Cu toate acestea, este disponibil instantaneu și este esențial la începutul activității, precum și în timpul activităților de intensitate ridicată pe termen scurt, cu o durată de aproximativ 1 până la 30 de secunde, cum ar fi sprintul, ridicarea greutății sau aruncarea unei mingi.


Referințe

Parker, J.B., Yin, H., Vinckevicius, A. & amp Chakravarti, D. Rep. Celulă 9, 967–982 (2014).

Tyagi, S., Chabes, A.L., Wysocka, J. & amp Herr, W. Mol. Celulă 27, 107–119 (2007).

Capotosti, F. și colab. Celulă 144, 376–388 (2011).

Wilson, A.C., Peterson, M.G. & amp Herr, W. Gene Dev. 9, 2445–2458 (1995).

Wilson, A.C., LaMarco, K., Peterson, M.G. & amp Herr, W. Celulă 74, 115–125 (1993).

Julien, E. & amp Herr, W. EMBO J. 22, 2360–2369 (2003).

Mangone, M., Myers, M.P. & amp Herr, W. Plus unu 5, e9020 (2010).

Daou, S. și colab. Proc. Natl. Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 108, 2747–2752 (2011).

Janetzko, J. & amp Walker, S. J. Biol. Chem. 289, 34424–34432 (2014).

Bond, MR și amp Hanovra, J.A. J. Cell Biol. 208, 869–880 (2015).

Hardivillé, S. & amp Hart, G.W. Cell Metab. 20, 208–213 (2014).

Lazăr, M.B. și colab. Ştiinţă 342, 1235–1239 (2013).

Verdin, E. Ştiinţă 350, 1208–1213 (2015).

Feldman, J.L., Dittenhafer-Reed, K.E. & amp Denu, J.M. J. Biol. Chem. 287, 42419–42427 (2012).

Bhuiyan, T., Waridel, P., Kapuria, V., Zoete, V. & amp Herr, W. Plus unu 10, e0136636 (2015).

Schimpl, M. și colab. Nat. Chem. Biol. 8, 969–974 (2012).

Lazăr, M.B. și colab. Nat. Chem. Biol. 8, 966–968 (2012).

Erickson, B.W. & amp Khan, S.A. Ann. NY Acad. Știință. 421, 167–177 (1983).

Khan, S.A. & amp Erickson, B.W. J. Biol. Chem. 257, 11864–11867 (1982).

Khan, S.A., Sekulski, J.M. & amp Erickson, B.W. Biochimie 25, 5165–5171 (1986).

Meyer, V. Vârfuri duble de la conformatori stabili. în Capcanele și erorile HPLC în imagini Secțiunea 2.34, 110-111 (Wiley, Weinheim, 2013).

Hassa, P.O., Haenni, S.S., Elser, M. & amp Hottiger, M.O. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 70, 789–829 (2006).

Tao, Z., Gao, P. & amp Liu, H.W. J. Am. Chem. Soc. 131, 14258–14260 (2009).

Nalbone, J.M., Lahankar, N., Buissereth, L. & amp Raj, M. Org. Lett. 18, 1186–1189 (2016).

Kötzler, M.P. & amp Withers, S.G. J. Biol. Chem. 291, 429–434 (2016).

Lazarus, M.B., Nam, Y., Jiang, J., Sliz, P. & amp Walker, S. Natură 469, 564–567 (2011).

Battye, T.G.G., Kontogiannis, L., Johnson, O., Powell, H.R. & amp Leslie, A.G.W. Acta Crystallogr. D Biol. Cristalogr. 67, 271–281 (2011).

Proiect de calcul colaborativ, numărul 4. Acta Crystallogr. D Biol. Cristalogr. D50, 760–763 (1994).

Adams, P.D. și colab. Acta Crystallogr. D Biol. Cristalogr. 66, 213–221 (2010).

Painter, J. & amp Merritt, E.A. J. Appl. Strigă. 39, 109–111 (2006).

Emsley, P., Lohkamp, ​​B., Scott, W.G. & amp Cowtan, K. Acta Crystallogr. D Biol. Cristalogr. 66, 486–501 (2010).

Sistemul PyMOL Molecular Graphics, versiunea 1.8. (Schrodinger, LLC., 2015).

McNicholas, S., Potterton, E., Wilson, K.S. & amp Noble, M.E.M. Acta Crystallogr. D Biol. Cristalogr. 67, 386–394 (2011).

Morin, A. și colab. eLife 2, e01456 (2013).


Ciclul Calvin

Producerea de alimente și ldquoDin Thin Air și rdquo

Ați aflat că prima etapă a fotosintezei, dependentă de lumină, folosește doi dintre cei trei reactanți, apa și lumina, și produce unul dintre produse, oxigen gazos (un produs rezidual al acestui proces). Toate cele trei condiții necesare sunt necesare & ndash pigmenți clorofilici, cloroplast & ldquotheater, & rdquo și catalizatori enzimatici. Prima etapă transformă energia luminii în energie chimică, stocată până în acest moment în molecule de ATP și NADPH. Uită-te din nou la ecuația generală de mai jos. Ce a ramas?

Așteptarea în aripi este încă un reactant, dioxidul de carbon, și încă urmează să fie produsul stea, care este hrana pentru toată viața și glucoza ndash. Acești jucători cheie se desfășoară în cel de-al doilea act al dramei de fotosinteză, în care mâncarea este și se face din aer! & Rdquo

A doua etapă a fotosintezei poate continua fără lumină, astfel încât pașii săi sunt numiți uneori reacții & ldquolight-independente & rdquo sau & ldquodark & ​​rdquo (deși termenul & lsquo & lsquodark & ​​rsquo & rsquo pot fi înșelătoare). Mulți biologi îl onorează pe omul de știință, Melvin Calvin, care a câștigat Premiul Nobel din 1961 pentru elaborarea acestui set complex de reacții chimice, numindu-l „ Ciclul Calvin.

Ciclul Calvin are două părți. Primul dioxid de carbon este & lsquo & lsquofixed & rsquo & rsquo. Apoi, ATP și NADPH din reacțiile ușoare oferă energie pentru a combina carbonii fixi pentru a produce zahăr.

Dioxidul de carbon este & ldquoFixat & rdquo

De ce trebuie fixat dioxidul de carbon? A fost vreodată spart?

Viața pe Pământ este bazată pe carbon. Organismele au nevoie nu numai de energie, ci și de atomi de carbon pentru construirea corpurilor. Pentru aproape toată viața, sursa finală de carbon este dioxidul de carbon (CO2), o moleculă anorganică. CO2 reprezintă mai puțin de 1% din atmosfera Pământului și rsquos.

Animalele și majoritatea celorlalți heterotrofi nu pot lua CO2 direct. Ei trebuie să mănânce alte organisme sau să absoarbă molecule organice pentru a obține carbon. Numai autotrofii pot construi CO anorganic cu consum redus de energie2 în molecule organice cu energie ridicată precum glucoza. Acest proces este fixarea carbonului.

Stomatele de pe partea inferioară a frunzelor iau CO2 și eliberează apă și O2. Celulele de pază închid stomatele când apa este puțină. Secțiunea frunzei (deasupra) și stoma (dedesubt).

Plantele au dezvoltat trei căi de fixare a carbonului.

Cea mai comună cale combină o moleculă de CO2 cu un zahăr cu 5 carbon numit ribuloză bifosfat (RuBP). Enzima care catalizează această reacție (poreclită RuBisCo) este cea mai abundentă enzimă de pe pământ! Molecula de 6 carbon rezultată este instabilă, deci se împarte imediat în două molecule de 3 carbon. Cei 3 carboni din prima moleculă stabilă a acestei căi dau acestui grup cel mai mare de plante numele și ldquoC3. & rdquo

Aerul uscat, temperaturile fierbinți și lumina puternică a soarelui încetinesc temperatura C3 cale de fixare a carbonului. Asta pentru ca stomate, mici deschideri sub frunze care permit în mod normal CO2 a intra și O2 să plece, trebuie să se închidă pentru a preveni pierderea vaporilor de apă (Figura de mai sus). Stomele închise duc la o lipsă de CO2. Două căi alternative pentru fixarea carbonului demonstrează adaptări biochimice la medii diferite.

Plantele precum porumbul rezolvă problema folosind un compartiment separat pentru fixarea CO2. Aici CO2se combină cu o moleculă de 3 carbon, rezultând o moleculă de 4 carbon. Deoarece prima moleculă organică stabilă are patru atomi de carbon, această adaptare poartă numele de C4. Înlăturată de locul inițial de fixare, molecula de 4 carbon este de fapt descompusă în CO2, și când se acumulează suficient, RuBisCo îl remediază a doua oară! Compartimentarea permite utilizarea eficientă a concentrațiilor scăzute de dioxid de carbon în aceste plante specializate.

Cactușii și suculentele, cum ar fi planta de jad, evită pierderea de apă prin fixarea CO2 numai noaptea. Aceste plante își închid stomatele în timpul zilei și le deschid numai în timpul nopții mai răcoroase și mai umede. Structura frunzelor diferă ușor de cea a lui C4 plante, dar căile de fixare sunt similare. Familia de plante în care a fost descoperită această cale îi dă calea numele, Metabolismul acidului crassulacic sau CAM (Figura de mai jos). Toate cele trei căi de fixare a carbonului duc la ciclul Calvin pentru a construi zahăr.

Chiar și reacțiile chimice se adaptează la medii specifice! Căile de fixare a carbonului variază între trei grupuri. Speciile temperate (arțar, stânga) folosesc C3 cale. C4 specii (porumb, centru) concentrat de CO2 într-un compartiment separat pentru a reduce pierderile de apă în climatul cald și luminos. Plantele deșertice (planta de jad, dreapta) fixează CO2 numai noaptea, închizând stomatele în timpul zilei pentru a conserva apa.

Cum Ciclul Calvin stochează energia în zahăr?

După cum a descoperit Melvin Calvin, fixarea carbonului este primul pas al unui ciclu. Ca un lanț de transport de electroni, ciclul Calvin, prezentat în Figura dedesubt, transferă energie în trepte mici, controlate. Fiecare pas împinge moleculele în sus în ceea ce privește conținutul de energie. Amintiți-vă că în lanțul de transfer de electroni, electronii excitați pierd energie în NADPH și ATP. În ciclul Calvin, NADPH și ATP formate în reacțiile ușoare își pierd energia chimică stocată pentru a construi glucoza.

Folosește Figura de mai jos pentru a identifica aspectele majore ale procesului:

Prezentare generală a Calvin Cycle Pathway.

În primul rând, observați unde carbonul este fixat de enzima poreclită RuBisCo. În C3, C4și plantele CAM, CO2 intră în ciclu prin unirea cu bifosfat de ribuloză cu 5 carbon pentru a forma un intermediar cu 6 carbon, care se împarte (atât de repede încât nu este nici măcar prezentat!) în două molecule de 3 carbon.

Acum căutați punctele în care ATP și NADPH (realizate în reacțiile luminoase) adaugă energie chimică (& ldquoReduction & rdquo în diagramă) la moleculele de 3-carbon. & Ldquo half-zaharuri & rdquo rezultate pot intra în mai multe căi metabolice diferite. Unul recreează precursorul original cu 5 carbon, completând ciclul. O a doua combina doua dintre moleculele de 3 carbon pentru a forma glucoza, combustibil universal pentru viata.

Ciclul începe și se termină cu aceeași moleculă, dar procesul combină carbonul și energia pentru a construi carbohidrați și mâncare ndash pentru viață.

Deci, cum fotosinteza stochează energia în zahăr? Șase & ldquoturns & rdquo din ciclul Calvin utilizează energia chimică de la ATP pentru a combina șase atomi de carbon din șase CO2 molecule cu 12 & ldquohot hidrogeni & rdquo de la NADPH. Rezultatul este o moleculă de glucoză, C6H12O6.


Lanțul de transport al electronilor

Enzimele specifice ale lanțului de transport al electronilor nu sunt afectate de inhibarea feedback-ului, dar rata de transport a electronilor prin cale este afectată de nivelurile de ADP și ATP. Consumul mai mare de ATP de către o celulă este indicat de o acumulare de ADP. Pe măsură ce utilizarea ATP scade, concentrația ADP scade și acum, ATP începe să se acumuleze în celulă. Această modificare este concentrația relativă a ADP la ATP declanșează celula să încetinească lanțul de transport al electronilor.

Vizitați acest site pentru a vedea o animație a lanțului de transport de electroni și a sintezei ATP.

Pentru un rezumat al controalelor de feedback în respirația celulară, consultați Tabelul ( PageIndex <1> ).

Tabel ( PageIndex <1> ): controale de feedback în respirația celulară.
Calea Enzima afectată Nivele crescute ale efectorului Efect asupra activității căii
glicoliză hexokinaza glucoză-6-fosfat scădea
fosfofructokinaza încărcare cu energie scăzută (ATP, AMP), fructoză-6-fosfat prin fructoză-2,6-bisfosfat crește
încărcare cu energie ridicată (ATP, AMP), citrat, pH acid scădea
piruvat kinaza fructoză-1,6-bifosfat crește
încărcare cu energie ridicată (ATP, AMP), alanină scădea
conversie piruvat în acetil CoA piruvat dehidrogenază ADP, piruvat crește
acetil CoA, ATP, NADH scădea
ciclul acidului citric izocitrat dehidrogenază ADP crește
ATP, NADH scădea
&alfa-cetoglutarat dehidrogenază Ionii de calciu, ADP crește
ATP, NADH, succinil CoA scădea
lanțul de transport al electronilor ADP crește
ATP scădea


Biosinteza glutationului

Primul pas în biosinteza glutationului (GSH) este formarea γ-glutamil cisteinei de către enzima glutamat-cisteină ligază (GshA), cu toate acestea, în cazul bacteriilor lipsite de GshA s-a propus că formarea γ-glutamil cisteinei are loc printr-o S-la-N cale de transfer acil implicând interceptarea selectivă a fosfatului de γ-glutamil legat de ProB de către reziduurile de cisteină 39.

Aceste exemple biologice de formare a legăturilor amidice chemoselective demonstrează în mod clar potențialul sintetic al S-la-N proces de transfer acil. Aceste procese sunt cu mai multe etape și implică formarea unui tioester labil adecvat, urmat de poziționarea corectă atât a tioesterului, cât și a nucleofilului aminic în situsul activ. Reacțiile de ligare sunt de obicei catalizate de reziduurile AA situate la locul activ 40. Aceste procese biologice nu numai că evidențiază potențialul sintetic al S-la-N transfer de acil, ele servesc, de asemenea, ca inspirație pentru procesele moleculare sintetice care utilizează S-la-N transferul acilului ca pas cheie. O cerință cheie pentru eficiență S-la-N transferul acilului este accesul la un tioester adecvat și au fost raportate o serie de metode elegante pentru sinteza lor prin abordări sintetice și biologice, inclusiv împingerea S-la-N proces de transfer acil în revers (caseta 1) 13,41,42,43. O metodă sintetică comună utilizată pentru prepararea tioesterilor implică cuplarea capătului C-terminal al unei peptide / glicopeptide protejate cu benziltiol folosind PyBOP / DIPEA ca reactivi de cuplare (pentru a evita racemizarea) 44. Wong și colegii săi 45 au raportat sinteza în fază solidă a tioesterilor peptidici și glicopeptidici utilizând o strategie de ancorare a lanțului lateral. În această abordare, capătul C este cuplat fie cu un rest de tiol, fie cu un tioester AA pentru a furniza tioesterul peptidic care este eliberat ulterior din faza solidă 45. Dawson și colegii săi 46 au raportat sinteza tioesterilor prin formarea unui C-terminal N-locul acilurea. După SPPS, o aminoanilidă suferă acilare și ciclizare specifică pentru a furniza peptida acilurea legată de rășină. După scindarea rășinii și deprotejarea globală, peptida N-acilurea poate fi supusă tiolizei pentru a produce peptida tioester 46. Liu și colegii săi 47 au raportat utilizarea de hidrazide peptidice ca surogate de tioester în NCL. Hidrazidele peptidice sunt preparate prin SPPS și NaNO ulterior2 activarea și tioliza la tratamentul cu acid 4-mercaptofenilacetic (MPAA), furnizează un tioester peptidic 47. Recent Chatterjee și colegii săi au raportat aplicarea unui N-mercaptoetoxiglicinamidă (MEGA) linker în fază solidă pentru sinteza facilă a peptidelor α-tioesterilor. Formarea tioesterului are loc din N-oxiamidă prin intermediul unui N-la-S deplasarea acilului printr-un intermediar ciclic cu 6 membri 48. Au fost dezvoltate câteva alte metode eficiente pentru sinteza tioesterului.


Energia Bond

Pentru orice legătură chimică anume, să spunem legătura covalentă dintre hidrogen și oxigen, cantitatea de energie necesară pentru a sparge legătura este exact aceeași cu cantitatea de energie eliberată când se formează legătura. Această valoare se numește energie de legătură.

Kilocaloria este, de asemenea, unitatea utilizată pentru a descrie conținutul de energie al alimentelor. Este „Caloria” folosită pe etichetele alimentelor.

Este nevoie de o rețea de 118 kcal pentru a descompune 2 moli de H2O în elementele sale. De fapt, este nevoie de mai mult de 118 kcal pentru a descompune apa în atomii săi, dar o parte din energie este redată, deoarece atomii se leagă imediat împreună pentru a forma molecule de hidrogen și oxigen.

  • Energia legăturii legăturii H-O este de 110 kcal.
  • Energia legăturii legăturilor H-H este de 103 kcal.
  • Energia legăturii legăturilor O = O este de 116 kcal.
  • Descompunerea a 2 molecule de apă necesită ruperea a 4 legături H-O și, astfel, aportul de 440 kcal.
  • Formarea a 2 moli de hidrogen produce 206 kcal (2 x 103).
  • Formarea a 1 mol de oxigen produce 116 kcal.
  • Diferența dintre
    • energia eliberată (206 + 116 = 322 kcal) și
    • energia consumată (4 x 110 = 440 kcal)

    Este acum energie chimica stocate în legăturile moleculelor de hidrogen și oxigen. Se numește energia stocată în această reacție energie gratis deoarece este încă disponibil pentru a lucra. Este util să avem un simbol pentru energia liberă și vom folosi litera G (in onoarea Josiah Willard Gibbs care a dezvoltat conceptul de energie liberă).

    Este energie care poate fi valorificată pentru a lucra. Apa stocată în spatele unui baraj are energie liberă. Când este permis să cadă printr-o turbină, poate genera electricitate (o altă formă de energie liberă).

    Dar pentru biologi, cea mai interesantă formă de energie liberă este energia stocată în legături chimice. Și acesta poate fi valorificat pentru a face treabă. Când ridicați o greutate, utilizați energia liberă stocată în legăturile moleculelor alimentare pentru a rula o mașină și pentru a vă distruge mușchii scheletici.

    Conversia energiei libere la muncă nu este niciodată 100% eficientă. Pe măsură ce vă contractați mușchii, o mare parte din energia gratuită a combustibilului dvs. se degajă sub formă de căldură. Nu mai este gratuit, nu există nicio modalitate prin care să puteți valorifica căldura mușchilor pentru a realiza o muncă utilă din punct de vedere biologic.

    O schimbare a energiei libere este reprezentată de scrisoare G precedată de Delta Grecească (& Delta).

    Prin convenție, indicăm stocarea energiei gratuite cu semnul plus. Deci, reacția noastră este exprimată:

    Este posibil să fi avut un profesor de chimie să aprindă un amestec de hidrogen și oxigen. Nu, acceptă pur și simplu cuvântul meu că rezultatul este o explozie dramatică. Ecuația acestei reacții chimice este inversa celei pe care am studiat-o și este exprimată ca

    Și, așa cum sugerează explozia, de data aceasta are loc o eliberare de energie. De fapt, schimbarea energiei libere este din nou de 118 kcal. Acest lucru se datorează faptului că au fost necesare doar 322 kcal pentru a rupe legăturile H-H și O = O, iar 440 kcal au fost eliberate de cei 4 moli de legături H-O care s-au format. (Scânteia aprinsă a furnizat aportul inițial de energie, surplusul din reacție, apoi a furnizat ceea ce era necesar pentru ca toate celelalte molecule să reacționeze.)

    Exprimăm faptul că energia a ieșit din sistemul care reacționează punând un semn minus înaintea & Delta G.

    Este posibil ca aceste reacții chimice să nu vi se pară foarte „biologice”, dar, de fapt, ele sunt modele bune pentru reacțiile din chiar inima vieții.

    Respirație celulară

    Aceeași ecuație descrie arderea glucozei și se eliberează aceeași cantitate de energie liberă. Dar energia arderii este eliberată sub formă de căldură, care este de mică valoare pentru celule. Realizarea mitocondriilor este capacitatea lor de a elibera energia glucozei în pași mici și discreți, astfel încât o parte din energie să poată fi prinsă în ATP.


    Abstract

    Fotoproducția hidrogenului din apă și lumina soarelui reprezintă un mijloc atractiv de conversie a energiei artificiale pentru o lume care încă depinde în mare măsură de combustibilii fosili. O tehnologie practică pentru producerea hidrogenului derivat din soare rămâne totuși un obiectiv nealocat și depinde de o mai bună înțelegere a reacției cheie, oxidarea apei la dioxigen. Complexitatea moleculară a acestui proces este de așa natură încât complexele sofisticate de metale de tranziție, care pot accesa căi de reacție cu energie redusă, sunt considerate esențiale ca catalizatori. Complexe bazate pe Mn, Co, Ir și Ru au fost descrise recent o varietate de liganzi și nuclearități care cuprind multe topologii complexe, dar foarte puține dintre ele au fost studiate dintr-o perspectivă mecanicistă. Un pas în special trebuie înțeles și caracterizat mai bine pentru oxidarea catalizată de metale de tranziție a apei în dioxigen, și anume circumstanțele în care poate avea loc formarea legăturilor O − O. Deși există un corp mare de lucrări legate de formarea legăturilor C − C promovate de complexele metalice, literatura analogă pentru formarea legăturilor O − O este practic inexistentă și abia începe să apară.

    În acest Cont, descriem literatura rar existentă pe această temă, concentrându-ne pe complexele Ru-aqua. Aceste complexe sunt capabile să atingă stări de oxidare ridicate ca urmare a pierderii secvențiale și simultane a protonilor și a electronilor. O moleculă de apă solventă poate participa sau nu la formarea legăturii O − O în consecință, cele două căi principale sunt denumite (i) atac nucleofil de apă solvent (WNA) și (ii) interacțiunea a două unități M − O (I2M) .

    Majoritatea complexelor descrise aparțin clasei WNA, incluzând o varietate de complexe mononucleare și polinucleare care conțin una sau mai multe unități Ru − O. O caracteristică comună a acestor complexe este generarea de stări de oxidare formale la fel de ridicate ca Ru (V) și Ru (VI), care fac atomul de oxigen al grupului Ru − O extrem de electrofil. Pe de altă parte, doar un complex dinuclear simetric care suferă o etapă de formare a legăturii O − O intramoleculare a fost descris pentru clasa I2M, are o stare de oxidare formală a Ru (IV). O secțiune specială este dedicată Ru − OH2 complexe care conțin liganzi activi redox, cum ar fi chinona chelatoare. Acești liganzi sunt capabili să treacă prin procese redox reversibile și astfel generează un proces complex, dar fascinant, de transfer de electroni între metal și ligand.

    În ciuda dificultăților experimentale intrinseci în determinarea mecanismelor de reacție, progresul cu aceste complexe Ru începe acum să fie raportat. Înțelegerea succeselor recente, precum și capcanele, este esențială în căutarea unui catalizator practic de oxidare a apei.


    Etape de respirație celulară

    4 etape distincte ale respirației celulare includ:

    1. Calea glicolizei (calea Embden – Meyerhof)
    2. Reacția de tranziție (decarboxilare oxidativă)
    3. Ciclul Krebs (ciclul acidului citric)
    4. Fosforilarea oxidativă în mitocondrii

    Calea glicolizei (calea Embden – Meyerhof)

    „Glicoliză” - spargerea zahărului.

    În această etapă, glucoza cu șase atomi de carbon este descompusă în 2 molecule de piruvat de trei atomi de carbon.

    The piruvatul poate fi utilizat fără oxigen în procesul de fermentare, dar nu se produce ATP în timpul acestui proces.

    Dacă este prezent oxigen, moleculele piruvatului intră în mitocondrii și poate apărea procesul de respirație celulară aerobă.

    Reacția de tranziție

    În reacția de tranziție fiecare piruvat este decarboxilat de activitatea oxidativă a NAD +.

    Această reacție schimbă un piruvat de trei carbon într-o grupare acetil cu doi carbon. Această moleculă mai mică se combină cu coenzima A pentru a forma acetil-CoA.

    Ciclul Krebs

    Ciclul Krebs este o cale metabolică ciclică situată în matricea unui mitocondru. Doar o singură moleculă de ATP rezultă dintr-un ciclu al acestei căi metabolice.

    Fosforilarea oxidativă

    Fosforilarea oxidativă în mitocondrii necesită oxigen pentru a produce ATP prin chimiozoză - mișcarea ionilor H + concentrați printr-un complex proteic special.

    Fosforilarea oxidativă se bazează pe lanțul de transport al electronilor. Aceasta este o serie de molecule care sunt încorporate pe membrana interioară a mitocondriei.