इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के अभिकारक क्या हैं?

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ईटीसी) जैव रासायनिक प्रक्रिया है जो एरोबिक जीवों में सेल के अधिकांश ईंधन का उत्पादन करती है। इसमें एक प्रोटॉन मोटिव फोर्स (पीएमएफ) का निर्माण शामिल है, जो सेलुलर प्रतिक्रियाओं के मुख्य उत्प्रेरक एटीपी के उत्पादन की अनुमति देता है। ईटीसी रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जहां इलेक्ट्रॉनों को रिएक्टेंट्स से माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन में स्थानांतरित किया जाता है। यह प्रोटीन को एक इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट में प्रोटॉन को स्थानांतरित करने की क्षमता देता है, जिससे पीएमएफ बनता है।

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ईटीसी के मुख्य जैव रासायनिक अभिकारक इलेक्ट्रॉन दाता सक्सेनेट और निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड हाइड्रेट (एनएडीएच) हैं। ये साइट्रिक एसिड चक्र (CAC) नामक एक प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न होते हैं। वसा और शर्करा पाइरूवेट जैसे सरल अणुओं में टूट जाते हैं, जो बाद में सीएसी में भर जाते हैं। सीएसी ईटीसी द्वारा आवश्यक इलेक्ट्रॉन-घने अणुओं का उत्पादन करने के लिए इन अणुओं से ऊर्जा छीन लेता है। सीएसी छह एनएडीएच अणुओं का उत्पादन करता है और ईटीसी के साथ उचित रूप से ओवरलैप करता है जब यह अन्य जैव रासायनिक अभिकारक बनाता है।

एक प्रोटॉन के साथ निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी +) नामक एक इलेक्ट्रॉन-गरीब अग्रदूत अणु का संलयन एनएडीएच बनाता है। NADH माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स के भीतर निर्मित होता है, माइटोकॉन्ड्रियन का अंतरतम भाग। ईटीसी के विभिन्न परिवहन प्रोटीन माइटोकॉन्ड्रियल आंतरिक झिल्ली पर स्थित होते हैं, जो मैट्रिक्स को घेरे रहते हैं। एनएडीएच एनएडीएच डिहाइड्रोजनेज नामक ईटीसी प्रोटीन के एक वर्ग को इलेक्ट्रॉनों का दान करता है, जिसे कॉम्प्लेक्स I भी कहा जाता है। यह एनएडीएच को वापस एनएडी + और एक प्रोटॉन में तोड़ देता है, इस प्रक्रिया में मैट्रिक्स से चार प्रोटॉन को परिवहन करता है, जिससे पीएमएफ बढ़ जाता है। फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (FADH2) नामक एक अन्य अणु एक इलेक्ट्रॉन दाता के समान भूमिका निभाता है।

सक्सेनेट अणु सीएसी के मध्य चरणों में से एक द्वारा निर्मित होता है और बाद में डायहाइड्रोक्विनोन (क्यूएच 2) इलेक्ट्रॉन दाता बनाने में मदद करने के लिए फ्यूमरेट में अवक्रमित हो जाता है। सीएसी का यह हिस्सा ईटीसी के साथ ओवरलैप करता है: क्यूएच 2 कॉम्प्लेक्स III नामक एक ट्रांसपोर्ट प्रोटीन को शक्ति देता है, जो पीएमएफ को बढ़ाकर माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स से अतिरिक्त प्रोटॉन को बाहर निकालने का काम करता है। कॉम्प्लेक्स III कॉम्प्लेक्स IV नामक एक अतिरिक्त कॉम्प्लेक्स को सक्रिय करता है, जो और भी अधिक प्रोटॉन जारी करता है। इस प्रकार, दो अंतःक्रियात्मक प्रोटीन परिसरों के माध्यम से माइटोकॉन्ड्रियन से कई प्रोटॉन के निष्कासन के परिणामस्वरूप फ्यूमरेट के लिए उत्तराधिकारी का क्षरण होता है।

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कोशिकाएं धीमी, नियंत्रित दहन प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से ऊर्जा का दोहन करती हैं। पाइरूवेट और सक्सेनेट जैसे अणु ऑक्सीजन की उपस्थिति में दहन करने पर उपयोगी ऊर्जा छोड़ते हैं। ईटीसी में इलेक्ट्रॉनों को अंततः ऑक्सीजन में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जो पानी (एच 2 ओ) में कम हो जाता है, इस प्रक्रिया में चार प्रोटॉन को अवशोषित करता है। इस प्रकार, ऑक्सीजन एक टर्मिनल इलेक्ट्रॉन प्राप्तकर्ता (यह ETC इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने वाला अंतिम अणु है) और एक आवश्यक अभिकारक दोनों के रूप में कार्य करता है। ईटीसी ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में नहीं हो सकता है, इसलिए ऑक्सीजन-भूखे कोशिकाएं अत्यधिक अक्षम अवायवीय श्वसन का सहारा लेती हैं।

ईटीसी का अंतिम लक्ष्य जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने के लिए उच्च ऊर्जा अणु एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) का उत्पादन करना है। एटीपी, एडेनोसिन डिपोस्फेट (एडीपी) और अकार्बनिक फॉस्फेट (पाई) के अग्रदूत आसानी से माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में आयात किए जाते हैं। यह एडीपी और पाई को एक साथ जोड़ने के लिए एक उच्च ऊर्जा प्रतिक्रिया लेता है, जहां पीएमएफ काम करता है। प्रोटॉन को वापस मैट्रिक्स में अनुमति देकर, कार्यशील ऊर्जा का उत्पादन किया जाता है, जिससे इसके अग्रदूतों से एटीपी का निर्माण होता है। यह अनुमान लगाया गया है कि प्रत्येक एटीपी अणु के निर्माण के लिए 3.5 हाइड्रोजन को मैट्रिक्स में प्रवेश करना चाहिए।