elektronentransportketen definitie

de elektronentransportketen is een cluster van eiwitten die elektronen overbrengen via een membraan binnen mitochondriën om een gradiënt van protonen te vormen die de creatie van adenosinetrifosfaat (ATP) drijft. ATP wordt gebruikt door de cel als energie voor metabolische processen voor cellulaire functies.

Waar vindt de elektronentransportketen plaats?

tijdens het proces wordt een protongradiënt gecreëerd wanneer de protonen uit de mitochondriale matrix in de intermembrane ruimte van de cel worden gepompt, wat ook helpt bij het aansturen van ATP-productie. Vaak, wordt het gebruik van een proton gradiënt aangeduid als het chemiosmotic mechanisme dat ATP synthese drijft aangezien het op een hogere concentratie van protonen steunt om “Proton motive force”te produceren. De gecreëerde hoeveelheid ATP is recht evenredig aan het aantal protonen dat over het binnenmembraan van de mitochondriale wordt gepompt.

de elektronentransportketen omvat een reeks redoxreacties die gebaseerd zijn op eiwitcomplexen om elektronen van een donormolecuul naar een acceptormolecuul over te brengen. Als gevolg van deze reacties wordt de protongradiënt geproduceerd, waardoor mechanisch werk kan worden omgezet in chemische energie, waardoor ATP-synthese mogelijk is. De complexen zijn ingebed in het binnenste mitochondriale membraan genoemd cristae in eukaryotes. Ingesloten door het binnenste mitochondriale membraan is de matrix, die waar nodig enzymen zoals pyruvate dehydrogenase en pyruvate carboxylase worden gevestigd. Het proces kan ook in fotosynthetische eukaryotes in het thylakoidmembraan van chloroplasten en in prokaryotes worden gevonden, maar met wijzigingen.

bijproducten van andere cycli en processen, zoals de citroenzuurcyclus, aminozuuroxidatie en vetzuuroxidatie, worden gebruikt in de elektronentransportketen. Zoals te zien is in de totale redoxreactie, wordt

2 H+ + 2 e+ + ½ O2 → H2o + energie

energie vrijgegeven in een exotherme reactie wanneer elektronen door de complexen worden geleid; drie moleculen van ATP worden gecreëerd. Het fosfaat dat in de matrijs wordt gevestigd wordt ingevoerd via de protongradiënt, die wordt gebruikt om meer ATP tot stand te brengen. Het proces om meer ATP via phosphorylation van ADP te produceren wordt verwezen naar oxidatieve phosphorylation aangezien de energie van waterstofoxygenation door de keten van het elektronenvervoer wordt gebruikt. De ATP gegenereerd uit deze reactie gaan op de macht meeste cellulaire reacties noodzakelijk voor het leven.

stappen van de elektronentransportketen

in de elektronenoverdrachtketen bewegen elektronen langs een reeks eiwitten om een uitscheidingskracht te genereren om waterstofionen of protonen over het mitochondriale membraan te bewegen. De elektronen beginnen hun reacties in Complex I, die op Complex II, via co-enzym Q overgaan op Complex III en cytochroom c, en dan uiteindelijk op Complex IV. De complexen zelf zijn complex-gestructureerde proteã nen ingebed in het fosfolipidemembraan. Ze worden gecombineerd met een metaalion, zoals ijzer, om te helpen met protonextractie in de intermembrane ruimte en andere functies. De complexen ondergaan ook conformational veranderingen om openingen voor de transmembrane beweging van protonen toe te staan.

Deze vier complexen brengen actief elektronen over uit een organische metaboliet, zoals glucose. Wanneer metabolite afbreekt, worden twee elektronen en een waterstofion vrijgegeven en dan opgepikt door coenzyme nad+ om NADH te worden, vrijgevend een waterstofion in cytosol.

De NADH heeft nu twee elektronen die ze doorgeven aan een mobieler molecuul, ubiquinon (Q), in het eerste eiwitcomplex (Complex I). Complex I, ook bekend als NADH dehydrogenase, pompt vier waterstofionen uit de matrix in de intermembrane ruimte, waardoor de Proton gradiënt wordt vastgesteld. In de volgende proteã ne, complexe II of succinaatdehydrogenase, een andere elektronendrager en co-enzym, wordt succinaat geoxideerd in fumaraat, veroorzakend fad (flavin-adenine dinucleotide) om tot FADH2 worden verminderd. De transportmolecule, FADH2 wordt dan opnieuw geoxideerd, die elektronen aan Q doneren (die QH2 worden), terwijl het vrijgeven van een ander waterstofion in cytosol. Hoewel Complex II niet direct bijdraagt aan de protongradiënt, dient het als een andere bron voor elektronen.

Complex III, of cytochroom C-reductase, is waar de Q-cyclus plaatsvindt. Er is een interactie tussen Q en cytochromen, die moleculen zijn samengesteld uit ijzer, om de overdracht van elektronen voort te zetten. Tijdens de Q-cyclus schenkt ubiquinol (QH2) eerder geproduceerde elektronen aan ISP en cytochroom b die ubiquinon worden. ISP en cytochroom B zijn proteã nen die in de matrijs worden gevestigd die dan het elektron het van ubiquinol aan cytochroom c1 ontvangt overbrengt. Cytochroom C1 brengt het vervolgens over naar cytochroom c, dat de elektronen naar het laatste complex verplaatst. (Opmerking: in tegenstelling tot ubiquinone (Q) Kan cytochroom C slechts één elektron tegelijk dragen). Ubiquinone wordt dan weer gereduceerd tot QH2, waardoor de cyclus opnieuw wordt gestart. In het proces, wordt een ander waterstofion vrijgegeven in cytosol om verder tot de protongradiënt te leiden.

De cytochromen breiden zich vervolgens uit tot complexe IV-of cytochroom-c-oxidase. Elektronen worden één voor één overgebracht naar het complex van cytochroom C. De elektronen, naast waterstof en zuurstof, reageren dan om water te vormen in een onomkeerbare reactie. Dit is het laatste complex dat vier protonen over het membraan transloceert om tot de protongradiënt te leiden die ATP aan het eind ontwikkelt.

als de protongradiënt wordt vastgesteld, genereert F1F0 ATP synthase, soms aangeduid als Complex V, de ATP. Het complex is samengesteld uit verscheidene subeenheden die aan de protonen binden die in vroegere reacties worden vrijgegeven. Aangezien de proteã ne roteert, worden de protonen terug in de mitochondrial matrijs gebracht, die ADP toestaan om aan vrij fosfaat te binden om ATP te produceren. Voor elke volledige beurt van de proteã ne, wordt drie ATP geproduceerd, die de keten van het elektronentransport afsluiten.

Quiz

1. Complex IV, ook bekend als cytochroom oxidase, voert welke reactie?
A. NADH + Q ↔ NAD + + QH2
B. NADH ↔ NAD + + 2H+ + 2e –
C. 2 H + + 2 e + + ½ O2 → H2o + energie
D. 4 H + + 4 e– + O2 → 2 H2O

2. Welke component (en) wordt doorgegeven aan het eerste complex in de elektronentransportketen?
A. NADH + h +
B. FADH +
C. Q
D. cytochroom c

3. Waar is de hogere concentratie van protonen terwijl de elektronentransportketen wordt geactiveerd?
A. Fosfolipidelaag
B. mitochondriale matrix
C. Intermembraanruimte
D. celmembraan