Elektron Transzport Lánc Definíció

Az elektron transzport lánc egy csoportja a fehérjéket át az elektronok keresztül membrán belül mitokondriumok alkotnak egy gradiens a protonok, hogy vezet a teremtés, az adenozin-trifoszfát (ATP). Az ATP-t a sejt a sejtfunkciók metabolikus folyamatainak energiájaként használja.

hol fordul elő az elektronszállítási lánc?

a folyamat során protongradiens jön létre, amikor a protonokat a mitokondriális mátrixból a sejt intermembrán térébe pumpálják, ami szintén segít az ATP termelésében. Gyakran előfordul, hogy a proton gradiens használatát kemiozmotikus mechanizmusnak nevezik, amely ATP szintézist hajt végre, mivel a protonok magasabb koncentrációjára támaszkodik, hogy “protonmotív erőt” generáljon. A létrehozott ATP mennyisége közvetlenül arányos a protonok számával,amelyeket a belső mitokondriális membránon pumpálnak.

az elektronszállítási lánc redox reakciók sorozatát foglalja magában, amelyek fehérjekomplexekre támaszkodnak, hogy az elektronokat egy donor molekuláról egy akceptor molekulára továbbítsák. Ezen reakciók eredményeként létrejön a proton gradiens, amely lehetővé teszi a mechanikai munka kémiai energiává történő átalakítását, lehetővé téve az ATP szintézisét. A komplexek be vannak ágyazva a belső mitokondriális membránba, amelyet eukariótákban cristae-nak neveznek. A belső mitokondriális membrán a mátrix, ahol szükséges enzimek, például piruvát-dehidrogenáz és piruvát-karboxiláz találhatók. A folyamat megtalálható a fotoszintetikus eukariótákban a kloroplasztok thilakoid membránjában és a prokariótákban is, de módosításokkal.

más ciklusokból és folyamatokból származó melléktermékeket, például a citromsavciklust, az aminosav-oxidációt és a zsírsav-oxidációt használják az elektronszállítási láncban. Amint az a teljes redox reakcióban látható,

2 H+ + 2 e+ ½ O2 → H2O + energia

az energia exoterm reakcióban szabadul fel, amikor az elektronok áthaladnak a komplexeken; három ATP molekula jön létre. A mátrixban található foszfátot a proton gradiens segítségével importálják, amelyet több ATP létrehozására használnak. Az ADP foszforilációján keresztül több ATP előállításának folyamata oxidatív foszforilációra utal, mivel a hidrogén oxigenizációjának energiáját az elektron szállítási láncában használják. Az ebből a reakcióból származó ATP az élethez szükséges legtöbb sejtreakciót táplálja.

az Elektronátviteli lánc lépései

az elektronátviteli láncban az elektronok egy sor fehérje mentén mozognak, hogy kiutasítási típusú erőt generáljanak a hidrogénionok vagy protonok mozgatására a mitokondriális membránon keresztül. Az elektronok az I. komplexben kezdik reakcióikat, folytatva a II. komplexet, a Q koenzimen keresztül a III.és a citokróm C-re, majd végül a IV. komplexre. Maguk a komplexek komplex strukturált fehérjék, amelyek a foszfolipid membránba ágyazódnak. Ezek együtt egy fém ion, mint a vas, hogy segítsen a proton kiutasítás az intermembrán térben, valamint más funkciók. A komplexek megfelelő változásokon mennek keresztül, hogy lehetővé tegyék a protonok transzmembrán mozgásának nyílásait.

Ez a négy komplex aktívan átadja az elektronokat egy szerves metabolitból, például glükózból. Amikor a metabolit lebomlik, két elektron és egy hidrogénion szabadul fel, majd a NAD + koenzim felveszi, hogy NADH legyen, felszabadítva egy hidrogénionot a citoszolba.

a NADH-nak most két elektronja van, amelyek egy mozgékonyabb molekulára, az ubiquinonra (Q) továbbítják őket az első fehérje komplexben (komplex I). Az I. komplex, más néven NADH dehidrogenáz, négy hidrogénionot pumpál a mátrixból az intermembrán térbe, létrehozva a proton gradienst. A következő fehérje Komplex II., vagy szukcinát-dehidrogenáz, egy másik elektron szállító koenzim, szukcinát oxidálódik be-fumarát, ami FAD (flavin-adenin-dinukleotid) kell csökkenteni FADH2. A transzportmolekulát, a FADH2-t ezután újraoxidálják, elektronokat adományoznak Q-nak (qh2-ként), miközben egy másik hidrogénionot bocsátanak ki a citoszolba. Míg a Complex II nem járul hozzá közvetlenül a proton gradienshez, az elektronok másik forrásaként szolgál.

komplex III, vagy citokróm C reduktáz, ahol a Q ciklus zajlik. A Q és a citokrómok, amelyek vasból álló molekulák, kölcsönhatásban vannak az elektronok átvitelének folytatásával. A Q ciklus alatt a korábban előállított ubiquinol (QH2) elektronokat ad az ISP-nek, a citokróm b pedig ubiquinonná válik. Az ISP és a citokróm b olyan fehérjék, amelyek a mátrixban helyezkednek el, majd az ubiquinolból kapott elektronot citokróm c1-re továbbítják. A citokróm c1 ezután átadja azt a citokróm c-nek, amely az elektronokat az utolsó komplexbe mozgatja. (Megjegyzés: az ubiquinonnal (Q) ellentétben a citokróm c egyszerre csak egy elektront képes hordozni). Az ubiquinon ezután ismét qh2-re csökken, újraindítva a ciklust. A folyamat során egy másik hidrogénion szabadul fel a citoszolba, hogy tovább hozza létre a proton gradienst.

a citokrómok ezután komplex IV-re vagy citokróm C-oxidázra terjednek ki. Az elektronok egyesével kerülnek át a komplexbe a citokrómból C. az elektronok a hidrogén és az oxigén mellett visszafordíthatatlan reakcióban reagálnak a víz képződésére. Ez az utolsó komplex, amely négy protont transzlokál a membránon, hogy létrehozza a proton gradienst, amely a végén ATP-t fejleszt.

ahogy a proton gradiens létrejön, az F1F0 ATP szintáz, amelyet néha komplex V-nek neveznek, generálja az ATP-t. A komplex több alegységből áll, amelyek kötődnek a korábbi reakciókban felszabaduló protonokhoz. Ahogy a fehérje forog, a protonokat visszahozzák a mitokondriális mátrixba, lehetővé téve az ADP számára, hogy kötődjön a szabad foszfáthoz az ATP előállításához. A fehérje minden teljes fordulatához három ATP keletkezik, amely az elektronszállítási láncot lezárja.

kvíz

1. A komplex IV, más néven citokróm oxidáz, melyik reakciót hajtja végre?
A. NADH + Q ↔ NAD+ + + QH2
B. NADH ↔ NAD+ + + 2H + 2e –
C. 2 H + 2 e + + ½ O2 → H2O + energy
D. 4 H+ 4 E – + O2 → 2 H2O