المقدمة
سيتوكروم سي عبارة عن بروتين رئيسي في سلسلة نقل الالكترونات، والتي هي العملية الأخيرة في عملية
التنفس الخلوي
. عملية التنفس الخلوي تقسم الى 3 أقسام مركزية: جليكوليزا (التي تحدث في السيتوبلازما)، دورة كريبس (تحدث في المساحة الداخلية للميتوكوندريا) وسلسلة نقل الالكترونات التي تحدث داخل الغشاء الداخلي للميتوكوندريا.
.بنقل الالكترونات لجزيئات أخرى ملامسة لها، وهكذا يتم تشكيل سلسلة من البروتينات حاملة الإلكترونات FADH2 و NADH في سلسلة نقل الالكترونات تقوم الجزيئات المختزلة بدورة كريبس مثل
.يتم استيعاب الإلكترونات في نهاية الأمر بواسطة الأكسجين ويؤدي هذا الاتحاد الى انتاج الماء
نتيجة لحركة الإلكترونات بين الناقلات المختلفة ، يتم نقل ايونات الهيدروجين من المساحة الداخلية للميتوكوندريا الى المساحة بين غشائي الميتوكوندريا
بواسطة منحدر التركيز الناتج في أيونات الهيدروجين يتم دفع عمل البروتين ATP سنتاز من أجل انتاج ATP. ATP هو جزيء غنيّ بالطّاقة، يحتوي على مجموعة من الأدينوساين وثلاث مجموعات من الفوسفور المرتبطة به. يؤدّي التحلّل المائيّ لمجموعة الفوسفور الثالثة إلى إطلاق طاقة تسمح للجسم بتنشيط العديد من الإنزيمات والعمليات الموجودة فيه. يقوم الجسم بإنتاج الATP في الميتوكوندريا في جميع الأوقات وذلك من الاجل الحفاظ على نسبة عالية من الATP داخل الخلية وبالتالي فان نقل الالكترونات وإنتاج منحدر تراكيز لأيونات الهيدروجين تعتبر عملية رئيسية من اجل وجود سليم للخلية.
صورة1 (قوموا بالوقف على الصورة بالفأرة من أجل اظهار الشرح)
هنا توجد 3 مقاطع فيديو:
סרטון حول عملية نقل الإلكترون في الميتوكوندريا.
סרטון فيديو يشرح العملية من زاوية أوسع.
סרטון فيديو عن انحدار التراكيز مع التركيز على ATP سينثاز.
المبنى الجزيئي
سيتوكروم سي ينتمي لعائلة البروتين باسم all-α proteins والتي تتميز بوجود لولب ألفا. كل بروتين ينتمي لهذه المجموعة يحتوي أيضا على مجموعة هيم واحدة أو أكثر.
– مجموعة هيم عبارة عن مركب عضوي يتم انتاجه في النخاع العظمي والكبد. والهيم هو جزء من البروتينات التي تقوم بوظائف متعددة في الجسم. ان فعالية مجموعة هيم تنبع من قدرة ذرة الحديد على ربط جزيئات صغيرة (مثل الاكسجين) وأيضا على قدرتها لأكسدة واختزال مركبات أخرى (ان تعطي الكترونات او ان تستقبل الكترونات، على التوالي).
يتكون السيتوكروم C البشري من . يرتبط اثنان من الأحماض الأمينية بذرة الحديد ، ويرتبط اثنان من الأحماض الأمينية تساهميًا (رباط تساهمي) من خلال ذرة الكبريت (S) بمجموعة هيم
لقد وجد أن هناك عدد من الأحماض الأمينية المحفوظة تطوريًا، وهي الأحماض الأمينية المهمة لربط ذرة الحديد ومجموعة هيم. (السيستئين ، X ، X ، السيستئين ، الهيستيدين) حيث يمكن أن يكون X أي حمض أميني غير السيستئين. وهذه المجموعة موجودة أيضا في بروتين سيتوكروم سي البشري.
صورة 2
الوظيفة
في سلسلة نقل الالكترونات يقوم سيتوكروم سي بنقل الكترون بين المعقدين III و IV . المعقد III يسمى سيتوكروم bc1 والمعقد IV يسمى سيتوكروم سي أوكسيداز. نقل الالكترونات يكون ممكنا بسبب حالة تأكسد متغيرة لذرة الحديد ، حيث ان في البداية يتواجد أيون الحديد في مجموعة هيم بحالة Fe3+ الأمر الذي يمكن من استيعاب الكترون واحد وبالتالي اختزال الحديد لحالة Fe2+.
صورة 3
يلعب السيتوكروم سي أيضًا دورًا وسيطًا في عملية موت الخلايا المبرمج وهو شكل محكوم من موت الخلايا يستخدم لقتل الخلايا في عملية النمو من اجل نمو أعضاء صحيحة وأيضا مسئول عن انتقاء خلايا الدم البيضاء ولقتل الخلايا السرطانية او المريضة .
ב סרטון הבא מתואר תהליך המוות המבוקר, ניתן לראות כיצד ציטוכרום C קשור לתהליך.
כאשר ציטוכרום C מתפקד כנשא אלקטרונים הוא מעוגן לממברנה הפנימית של המיטוכונדריה באמצעות קשר הידרופובי לפוסופליפיד קרדיוליפין (מולקולה הידרופובית הבונה את הממברנה של המיטוכונדריה).
תמונה 4
תחילת תהליך המוות התאי מאופיינת בעלייה של רדיקלים חופשיים (ROS) במיטוכונדריה. כתוצאה מכך, קרדיוליפין מתחמצן והקומפלקס קרדיוליפין-ציטוכרום C נפרד. ציטוכרום C מנותק מהממברנה הפנימית של המיטוכונדריה ועובר דרך נקבוביות בממברנה החיצונית אל הציטופלזמה. בציטופלזמה ציטוכרום C נקשר לחלבון APAF1 וביחד עם dATP נוצר מכלול- מבנה האפופטוזום, הקושר ומבקע את החלבון פרוקספאז 9 לצורתו הבוגרת והפעילה. בכך מתאפשר חיבור עם קספאזות 3 ו- 7 והפעלתן. פעילות זו מובילה לפגיעה וקיטוע ה DNA המסתיים במוות מכוון של התא.
תמונה 5
מניעת אפופטוזיס -
מחקרים מראים שתאים יכולים לשלוט ולבקר על תהליך האפופטוזיס באמצעות מודיפיקציה לאחר תרגום בחלבון. חלבונים, כידוע, הם שרשרות ארוכות של חומצות אמיניות. השלב הראשון בבניית החלבון הוא סינתזת שרשרת החומצות האמיניות; אך על פי רוב, המבנה הראשוני הזה עובר שלבים נוספים של עיבוד, הנקראים מודיפיקציות (התאמות). אחד מסוגי המודיפיקציות הוא זרחון. תהליך הזרחון הינו הוספה של קבוצת זרחה (יון המכיל אטום זרחן אחד וארבעה אטומי חמצן). אנזימי קינאז מוסיפים קבוצות זרחה ואנזימי פוספטאז מסירים אותן. סימון מולקולות באמצעות זרחון משמש לבקרה על מגוון עצום של תהליכים בתאים חיים .בציטוכרום C התגלו מספר חומצות אמינו שמורות מאוד מבחינה אבולוציונית (פוספורלציה) ובכך מקנות לחלבון פעילות מבוקרת המונעת יצירה מוגברת של רדיקלים חופשיים (ROS).
תמונה 6
תמונה 7
פעילותו כנוגד חמצון (מפחית ROS) נעשית גם באופן ישיר על ידי הסרת סופראוקסיד (O2–) ומי חמצן (H2O2) מהמיטוכונדריה לפי התרשים הבא-
תמונה 8
ציטוכרום C הינו חלבון המשחק תפקיד מרכזי בתהליכי יצור האנרגיה בתא וכמו גם שחקן מפתח בתהליכים של מוות תאי מבוקר.
وراثة
أمراض
ورقة عمل للطالب
المصادر
