Elektrontransportkædedefinition

elektrontransportkæden er en klynge af proteiner, der overfører elektroner gennem en membran i mitokondrier for at danne en gradient af protoner, der driver dannelsen af adenosintrifosfat (ATP). ATP bruges af cellen som energi til metaboliske processer til cellulære funktioner.

hvor forekommer elektrontransportkæden?

under processen oprettes en protongradient, når protonerne pumpes fra mitokondriematricen ind i cellens intermembrane rum, hvilket også hjælper med at drive ATP-produktion. Ofte betegnes brugen af en protongradient som den kemiosmotiske mekanisme, der driver ATP-syntese, da den er afhængig af en højere koncentration af protoner for at generere “protonmotivkraft”. Mængden af ATP, der oprettes, er direkte proportional med antallet af protoner, der pumpes over den indre mitokondriemembran.

elektrontransportkæden involverer en række redoksreaktioner, der er afhængige af proteinkomplekser for at overføre elektroner fra et donormolekyle til et acceptormolekyle. Som et resultat af disse reaktioner produceres protongradienten, hvilket gør det muligt at omdanne mekanisk arbejde til kemisk energi, hvilket tillader ATP-syntese. Komplekserne er indlejret i den indre mitokondrie membran kaldet cristae i eukaryoter. Ved den indre mitokondriemembran er matricen placeret, hvor det er nødvendigt, såsom pyruvatdehydrogenase og pyruvatcarboksylase er placeret. Processen kan også findes i fotosyntetiske eukaryoter i thylakoidmembranen af chloroplaster og i prokaryoter, men med modifikationer.

biprodukter fra andre cyklusser og processer, som citronsyrecyklussen, aminosyreoksidering og fedtsyreoksidering, anvendes i elektrontransportkæden. Som det ses i den samlede redoksreaktion,

2 H+ + 2 e+ + liter O2 liter H2O + Energi

energi frigives i en eksoterm reaktion, når elektroner føres gennem komplekserne; tre molekyler af ATP oprettes. Fosfat placeret i matricen importeres via protongradienten, som bruges til at skabe mere ATP. Processen med at generere mere ATP via phosphorylering af ADP henvises til iltning af iltning af brint, da energien fra hydrogeniltning anvendes i hele elektrontransportkæden. ATP genereret fra denne reaktion fortsætter med at drive de fleste cellulære reaktioner, der er nødvendige for livet.

trin i elektrontransportkæden

i elektronoverførselskæden bevæger elektroner sig langs en række proteiner for at generere en udvisningstype kraft til at bevæge hydrogenioner eller protoner over mitokondriemembranen. Elektronerne begynder deres reaktioner i kompleks I, fortsætter ind på kompleks II, krydset til kompleks III og cytokrom c Via C, og derefter endelig til kompleks IV. Komplekserne selv er komplekse strukturerede proteiner indlejret i phospholipidmembranen. De kombineres med en metalion, såsom jern, for at hjælpe med protonudvisning i intermembranrummet såvel som andre funktioner. Komplekserne gennemgår også konformationsændringer for at tillade åbninger til transmembranbevægelsen af protoner.

disse fire komplekser overfører aktivt elektroner fra en organisk metabolit, såsom glucose. Når metabolitten bryder sammen, frigives to elektroner og en hydrogenion og opsamles derefter af coensymet nad+ for at blive NADH, hvilket frigiver en hydrogenion i cytosolen.NADH har nu to elektroner, der passerer dem på et mere mobilt molekyle, allestedsnærværende (K), i det første proteinkompleks (kompleks i). Kompleks I, også kendt som NADH dehydrogenase, pumper fire hydrogenioner fra matricen ind i intermembranrummet og etablerer protongradienten. I det næste protein, kompleks II eller succinatdehydrogenase, en anden elektronbærer og coensym, iltes succinat til fumarat, hvilket får FAD (flavin-adenindinukleotid) til at blive reduceret til FADH2. Transportmolekylet, FADH2, genoksidiseres derefter og donerer elektroner til K (bliver KH2), mens der frigives en anden hydrogenion i cytosolen. Mens kompleks II ikke direkte bidrager til protongradienten, tjener den som en anden kilde til elektroner.

kompleks III, eller cytochrom C-reduktase, er hvor K-cyklussen finder sted. Der er en interaktion mellem K og cytokromer, som er molekyler sammensat af jern, for at fortsætte overførslen af elektroner. I løbet af K-cyklussen donerer allestedsnærværende (KH2) tidligere producerede elektroner til ISP og cytochrom b bliver allestedsnærværende. ISP og cytochrom b er proteiner, der er placeret i matricen, der derefter overfører elektronen, den modtog fra allestedsnærværende til cytochrom c1. Cytochrom c1 overfører det derefter til cytochrom c, som bevæger elektronerne til det sidste kompleks. (Bemærk: I modsætning til allestedsnærværende kan cytokrom c kun bære en elektron ad gangen). Allestedsnærværende bliver derefter reduceret igen til 2.kvartal, hvilket genstarter cyklussen. I processen frigives en anden hydrogenion i cytosolen for yderligere at skabe protongradienten.

cytokromerne strækker sig derefter til kompleks IV eller cytokrom c oksidase. Elektroner overføres en ad gangen til komplekset fra cytochrom c. elektronerne reagerer ud over brint og ilt derefter for at danne vand i en irreversibel reaktion. Dette er det sidste kompleks, der translokerer fire protoner over membranen for at skabe protongradienten, der udvikler ATP i slutningen.

da protongradienten er etableret, genererer F1F0 ATP-syntase, undertiden benævnt kompleks V, ATP. Komplekset er sammensat af flere underenheder, der binder til protonerne frigivet i tidligere reaktioner. Når proteinet roterer, bringes protoner tilbage i mitokondriematricen, hvilket tillader ADP at binde til frit fosfat for at producere ATP. For hver fuld omdrejning af proteinet produceres tre ATP, der afslutter elektrontransportkæden.

spørgsmål

1. Kompleks IV, også kendt som cytokromoksidase, udfører hvilken reaktion?
A. NADH + K–nad+ + K– 2
B. NADH-nad+ + 2H+ + 2e –
C. 2 H+ + 2 e+ + – O2-K2O + energi
D. 4 H+ + 4 e – + O2-K2 H2O

2. Hvilke komponenter sendes til det første kompleks i elektrontransportkæden?
A. NADH + H+
B. FADH+
C. K
D. cytochrom c

3. Hvor er den højere koncentration af protoner, mens elektrontransportkæden aktiveres?
A. Phospholipidlag
B. mitokondriel matrice
C. intermembranrum
D. cellemembran