Elektronového transportního Řetězce Definice

u elektronového transportního řetězce je shluk proteinů, které přenos elektronů přes membránu do mitochondrie tvoří gradient protonů, který řídí tvorbu adenosintrifosfátu (ATP). ATP je používán buňkou jako energie pro metabolické procesy pro buněčné funkce.

kde se vyskytuje transportní řetězec elektronů?

během procesu vzniká protonový gradient, když jsou protony čerpány z mitochondriální matrice do intermembránového prostoru buňky, což také pomáhá při řízení produkce ATP. Často je použití protonového gradientu označováno jako chemiosmotický mechanismus, který řídí syntézu ATP, protože se spoléhá na vyšší koncentraci protonů k vytvoření „protonové hnací síly“. Množství vytvořeného ATP je přímo úměrné počtu protonů, které jsou čerpány přes vnitřní mitochondriální membránu.

u elektronového transportního řetězce zahrnuje řadu redoxních reakcí, které se opírá o proteinové komplexy k přenosu elektronů z molekuly dárce k akceptoru molekuly. V důsledku těchto reakcí vzniká protonový gradient, který umožňuje přeměnu mechanické práce na chemickou energii, což umožňuje syntézu ATP. Komplexy jsou zabudovány do vnitřní mitochondriální membrány zvané cristae u eukaryot. Uzavřená vnitřní mitochondriální membránou je matrice, která je tam, kde jsou umístěny nezbytné enzymy, jako je pyruvátdehydrogenáza a pyruvátkarboxyláza. Proces lze také nalézt ve fotosyntetických eukaryot v thylakoidu membrány chloroplastů a v prokaryot, ale s úpravami.

vedlejší produkty z jiných cyklů a procesů, jako je cyklus kyseliny citronové, oxidace aminokyselin a oxidace mastných kyselin, se používají v elektronovém transportním řetězci. Jak je vidět na celkové redoxní reakce,

2 H+ + 2 e+ + ½ O2 → H2O + energie

energie se uvolní v exotermická reakce, kdy elektrony procházejí komplexy; tři molekuly ATP jsou vytvořeny. Fosfát umístěný v matrici se importuje přes protonový gradient, který se používá k vytvoření více ATP. Proces generování více ATP prostřednictvím fosforylace ADP se označuje oxidační fosforylace, protože energie oxygenace vodíku se používá v celém elektronovém transportním řetězci. ATP generovaný touto reakcí pokračuje k napájení většiny buněčných reakcí nezbytných pro život.

Kroky Elektronového transportního Řetězce

Do řetězce přenosu elektronů, elektrony se pohybují podél řady proteinů generovat vyhoštění typ nutí k pohybu vodíkových iontů nebo protonů přes mitochondriální membránu. Elektrony začínají své reakce v komplexu I, pokračují do komplexu II, přecházejí do komplexu III a cytochromu c přes koenzym Q A nakonec do komplexu IV. Samotné komplexy jsou komplexně strukturované proteiny zabudované do fosfolipidové membrány. Jsou kombinovány s kovovým iontem, jako je železo, aby pomohly s vyloučením protonů do intermembránového prostoru a dalšími funkcemi. Komplexy také procházejí konformačními změnami, které umožňují otvory pro transmembránový pohyb protonů.

tyto čtyři komplexy aktivně přenášejí elektrony z organického metabolitu, jako je glukóza. Když metabolitu porouchá, dvou elektronů a iontů vodíku se uvolní a pak se zvedl koenzym NAD+, aby se stal NADH, uvolnění vodíkových iontů do cytosolu.

NADH má nyní dva elektrony, které je přenášejí na mobilnější molekulu, ubichinon (Q), v prvním proteinovém komplexu (komplex I). Komplex I, také známý jako NADH dehydrogenáza, pumpuje čtyři vodíkové ionty z matrice do intermembránového prostoru a vytváří protonový gradient. V příštím bílkovin, Komplexu II nebo sukcinát dehydrogenázy, další elektron dopravce a koenzym, sukcinát se oxiduje na fumarát, což způsobuje FAD (flavin-adenin dinucleotidu) být redukován na FADH2. Transportní molekula, FADH2, je pak reoxidována, daruje elektrony na Q (stává se QH2), zatímco uvolňuje další vodíkový iont do cytosolu. Zatímco komplex II přímo nepřispívá k protonovému gradientu, slouží jako další zdroj elektronů.

komplex III nebo cytochrom C reduktáza je místo, kde probíhá Q cyklus. Existuje interakce mezi Q a cytochromy, což jsou molekuly složené ze železa, aby pokračovaly v přenosu elektronů. Během Q cyklu dříve produkovaný ubichinol (QH2) daruje elektrony ISP a cytochrom b se stává ubichinonem. ISP a cytochrom b jsou proteiny, které jsou umístěny v matrici, která pak přenáší elektron, který obdržel z ubichinolu, na cytochrom c1. Cytochrom c1 jej pak přenese do cytochromu c, který přesune elektrony do posledního komplexu. (Poznámka: na rozdíl od ubichinonu (Q) může cytochrom c přenášet pouze jeden elektron najednou). Ubichinon se pak opět sníží na QH2 a cyklus se restartuje. V tomto procesu se do cytosolu uvolňuje další vodíkový iont, aby se dále vytvořil protonový gradient.

cytochromy se pak rozšiřují do komplexu IV nebo oxidázy cytochromu c. Elektrony jsou přenášeny po jednom do komplexu z cytochromu c. Elektrony, kromě vodíku a kyslíku, pak reagují za vzniku vody nevratná reakce. Toto je poslední komplex, který translokuje čtyři protony přes membránu, aby vytvořil protonový gradient, který na konci vyvíjí ATP.

Jak je stanoven protonový gradient, f1f0 ATP syntáza, někdy označovaná jako komplex V, generuje ATP. Komplex se skládá z několika podjednotek, které se vážou na protony uvolněné v předchozích reakcích. Jak se protein otáčí, protony jsou přivedeny zpět do mitochondriální matrice, což umožňuje ADP vázat se na volný fosfát za vzniku ATP. Pro každé úplné otočení proteinu se vytvoří tři ATP, které uzavírají transportní řetězec elektronů.

kvíz

1. Komplex IV, také známý jako cytochrom oxidáza, provádí jakou reakci?
a. NADH + Q NAD NAD + + QH2
b. NADH NAD NAD+ + 2H+ + 2e –
C. 2 H+ + 2 e + + ½ O2 → H2O + energie
D. 4 H+ + 4 e– + O2 → 2 H2O

2. Jaká složka (složky) je předána prvnímu komplexu v elektronovém transportním řetězci?
a. NADH + H +
b. FADH+
C. Q
D. cytochrom c

3. Kde je vyšší koncentrace protonů, zatímco je aktivován transportní řetězec elektronů?
A. Fosfolipidové vrstvy
B. matrix Mitochondrie,
C. Mezimembránového prostoru
D. Buněčné membrány