Elektrontransportkjede Definisjon

elektrontransportkjeden er en klynge av proteiner som overfører elektroner gjennom en membran i mitokondrier for å danne en gradient av protoner som driver dannelsen av adenosintrifosfat (ATP). ATP brukes av cellen som energi for metabolske prosesser for cellulære funksjoner.

Hvor Forekommer Elektrontransportkjeden?

under prosessen opprettes en protongradient når protonene pumpes fra mitokondriellmatrisen inn i cellens intermembranrom, noe som også bidrar til å drive ATP-produksjon. Ofte refereres bruken av en protongradient til som den kjemiosmotiske mekanismen som driver ATP-syntese siden den er avhengig av en høyere konsentrasjon av protoner for å generere «protonmotivkraft». MENGDEN ATP opprettet er direkte proporsjonal med antall protoner som pumpes over den indre mitokondriamembranen.

elektrontransportkjeden innebærer en rekke redoksreaksjoner som er avhengig av proteinkomplekser for å overføre elektroner fra et donormolekyl til et akseptormolekyl. Som et resultat av disse reaksjonene blir protongradienten produsert, slik at mekanisk arbeid kan omdannes til kjemisk energi, slik AT ATP-syntese. Kompleksene er innebygd i den indre mitokondriamembranen kalt cristae i eukaryoter. Omsluttet av den indre mitokondriamembranen er matrisen, som er der nødvendige enzymer som pyruvat dehydrogenase og pyruvatkarboksylase er lokalisert. Prosessen kan også bli funnet i fotosyntetiske eukaryoter i thylakoidmembranen av kloroplaster og i prokaryoter, men med modifikasjoner.Biprodukter fra andre sykluser og prosesser, som sitronsyresyklusen, aminosyreoksydasjon og fettsyreoksydasjon, brukes i elektrontransportkjeden. Som sett i den totale redoksreaksjonen,

2 H+ + 2 e+ + ½ O2 → h2o + energi

energi frigjøres i en eksoterm reaksjon når elektroner føres gjennom kompleksene; tre molekyler AV ATP dannes. Fosfat plassert i matrisen importeres via protongradienten, som brukes til å skape MER ATP. Prosessen med å generere MER ATP via fosforylering AV ADP refereres til oksidativ fosforylering siden energien av hydrogenoksygenering brukes i hele elektrontransportkjeden. ATP generert fra denne reaksjonen fortsetter å drive de fleste cellulære reaksjoner som er nødvendige for livet.

Trinn I Elektrontransportkjeden

i elektronoverføringskjeden beveger elektroner seg langs en serie proteiner for å generere en utvisningskraft for å flytte hydrogenioner, eller protoner, over mitokondriamembranen. Elektronene begynner sine reaksjoner I Kompleks I, fortsetter På Kompleks II, krysset Til Kompleks III og cytokrom c via koenzym Q, og til Slutt Til Kompleks IV. Kompleksene selv er komplekse strukturerte proteiner innebygd i fosfolipidmembranen. De er kombinert med en metallion, som jern, for å hjelpe til med protonutvisning i intermembranrommet, så vel som andre funksjoner. Kompleksene gjennomgår også konformasjonsendringer for å tillate åpninger for transmembranbevegelsen av protoner.

disse fire kompleksene overfører aktivt elektroner fra en organisk metabolitt, som glukose. Når metabolitten brytes ned, frigjøres to elektroner og en hydrogenion og deretter plukkes opp av koenzymet NAD+ for Å bli NADH, og frigjør et hydrogenion i cytosolen.NADH har nå to elektroner som overfører dem til et mer mobilt molekyl, ubiquinon (Q), i det første proteinkomplekset (Kompleks I). Kompleks I, OGSÅ KJENT SOM NADH dehydrogenase, pumper fire hydrogenioner fra matrisen inn i intermembranrommet, og etablerer protongradienten. I det neste proteinet, Kompleks II eller succinat dehydrogenase, en annen elektronbærer og koenzym, oksyderes succinat til fumarat, noe SOM forårsaker FAD (flavin-adenindinukleotid) å bli redusert TIL FADH2. Transportmolekylet FADH2 reoksideres deretter, donerer elektroner Til Q (blir QH2), mens det frigjør et annet hydrogenion i cytosol. Mens Kompleks II ikke direkte bidrar til protongradienten, tjener Den som en annen kilde for elektroner.

Kompleks III, eller cytokrom c reduktase, Er hvor q-syklusen finner sted. Det er en interaksjon Mellom Q og cytokromer, som er molekyler sammensatt av jern, for å fortsette overføringen av elektroner. Under q-syklusen donerer ubiquinol (QH2) tidligere produsert elektroner TIL ISP og cytokrom b blir ubiquinon. ISP og cytokrom b er proteiner som ligger i matrisen som deretter overfører elektronen den mottok fra ubiquinol til cytokrom c1. Cytokrom c1 overfører det deretter til cytokrom c, som beveger elektronene til det siste komplekset. (Merk: i Motsetning til ubiquinon (Q), kan cytokrom c bare bære ett elektron om gangen). Ubiquinon blir da redusert igjen TIL QH2, og starter syklusen på nytt. I prosessen frigjøres et annet hydrogenion i cytosolen for ytterligere å skape protongradienten.

cytokromene strekker seg deretter til Kompleks IV eller cytokrom c-oksidase. Elektroner overføres en om gangen inn i komplekset fra cytokrom c. elektronene, i tillegg til hydrogen og oksygen, reagerer deretter for å danne vann i en irreversibel reaksjon. Dette er det siste komplekset som translokerer fire protoner over membranen for å skape protongradienten som utvikler ATP på slutten.når protongradienten er etablert, genererer F1F0 ATP-syntase, noen Ganger Referert Til Som Kompleks V, ATP. Komplekset består av flere underenheter som binder seg til protonene frigjort i tidligere reaksjoner. Når proteinet roterer, bringes protoner tilbake i mitokondriellmatrisen, slik AT ADP kan binde seg til fritt fosfat for å produsere ATP. For hver full tur av proteinet produseres tre ATP, som avslutter elektrontransportkjeden.

Quiz

1. Kompleks IV, også kjent som cytokrom oksidase, utfører hvilken reaksjon?
A. NADH + Q ↔ NAD+ + QH2
B. NADH ↔ NAD + + 2H + + 2e –
C. 2 H+ + 2 e+ + ½ O2 → H2O + energi
D. 4 H + + 4 e – + O2 → 2 h2o

2. Hvilken komponent(er) sendes til det første komplekset i elektrontransportkjeden?
A. NADH + h+
B. FADH+
C. Q
D. Cytokrom c

3. Hvor er den høyere konsentrasjonen av protoner mens elektrontransportkjeden aktiveres?
A. Fosfolipid lag
B. Mitokondriell matrise
C. Intermembrane plass
D. Cellemembran