łańcuch transportu elektronów definicja

łańcuch transportu elektronów to klaster białek, które przenoszą elektrony przez błonę w mitochondriach, tworząc gradient protonów, który napędza tworzenie adenozynotrójfosforanu (ATP). ATP jest wykorzystywany przez komórkę jako energia dla procesów metabolicznych dla funkcji komórkowych.

gdzie występuje łańcuch transportu elektronów?

podczas tego procesu powstaje gradient protonu, gdy protony są pompowane z matrycy mitochondrialnej do przestrzeni międzybłonowej komórki, co również pomaga w napędzaniu produkcji ATP. Często użycie gradientu protonu jest określane jako mechanizm chemiosmotyczny, który napędza syntezę ATP, ponieważ opiera się na wyższym stężeniu protonów do generowania „siły napędowej protonu”. Ilość wytworzonego ATP jest wprost proporcjonalna do liczby protonów pompowanych przez wewnętrzną błonę mitochondrialną.

łańcuch transportu elektronów obejmuje serię reakcji redoks, które polegają na kompleksach białkowych do przenoszenia elektronów z cząsteczki donora do cząsteczki akceptora. W wyniku tych reakcji powstaje gradient protonu, który umożliwia przekształcenie pracy mechanicznej w energię chemiczną, umożliwiając syntezę ATP. Kompleksy te osadzone są w wewnętrznej błonie mitochondrialnej zwanej u eukariotów „cristae”. Otoczona wewnętrzną błoną mitochondrialną jest matrycą, w której znajdują się niezbędne enzymy, takie jak dehydrogenaza pirogronianowa i karboksylaza pirogronianowa. Proces ten można również znaleźć u fotosyntetycznych eukariotów w błonie tylakoidów chloroplastów i u prokariotów, ale z modyfikacjami.

produkty uboczne innych cykli i procesów, takich jak cykl kwasu cytrynowego, utlenianie aminokwasów i utlenianie kwasów tłuszczowych, są używane w łańcuchu transportu elektronów. Jak widać w ogólnej reakcji redoks,

2 h+ + 2 e+ + ½ O2 → H2O + energia

energia jest uwalniana w reakcji egzotermicznej, gdy elektrony przechodzą przez kompleksy; powstają trzy cząsteczki ATP. Fosforan znajdujący się w matrycy jest importowany przez gradient protonu, który służy do tworzenia większej ilości ATP. Proces wytwarzania większej ilości ATP poprzez fosforylację ADP odnosi się do fosforylacji oksydacyjnej, ponieważ energia utleniania wodoru jest wykorzystywana w całym łańcuchu transportu elektronów. ATP wytworzony w wyniku tej reakcji napędza większość reakcji komórkowych niezbędnych do życia.

etapy łańcucha transportu elektronów

w łańcuchu przenoszenia elektronów elektrony poruszają się wzdłuż szeregu białek, aby wytworzyć siłę typu wydalenia, aby przenieść jony wodorowe lub protony przez błonę mitochondrialną. Elektrony rozpoczynają swoje reakcje w kompleksie I, kontynuując na kompleksie II, przechodząc do kompleksu III i cytochromu c przez Koenzym Q, A następnie do kompleksu IV. Same kompleksy są białkami o złożonej strukturze osadzonymi w błonie fosfolipidowej. Są one połączone z jonami metali, takimi jak żelazo, aby pomóc w wydalaniu protonów do przestrzeni międzymałżeńskiej, a także innych funkcji. Kompleksy przechodzą również zmiany konformacyjne, aby umożliwić otwory dla ruchu przezbłonowego protonów.

te cztery kompleksy aktywnie przenoszą elektrony z organicznego metabolitu, takiego jak glukoza. Gdy metabolit rozpada się, dwa elektrony i Jon wodorowy są uwalniane, a następnie odbierane przez koenzym NAD+, aby stać się NADH, uwalniając jon wodorowy do cytozolu.

NADH ma teraz dwa elektrony przekazujące je na bardziej mobilną cząsteczkę, ubichinon (Q), w pierwszym kompleksie białkowym (Kompleks I). Kompleks I, znany również jako dehydrogenaza NADH, pompuje cztery jony wodorowe z matrycy do przestrzeni międzybłonowej, ustanawiając gradient protonu. W kolejnym białku, kompleksie II lub dehydrogenazie bursztynianowej, innym nośniku elektronów i koenzymie, bursztynian utlenia się do fumaranu, powodując redukcję fad (dinukleotydu flawinowo-adeninowego) do fadh2. Cząsteczka transportowa, FADH2 jest następnie ponownie utleniana, oddając elektrony do Q (stając się QH2), jednocześnie uwalniając kolejny jon wodoru do cytozolu. Podczas gdy kompleks II nie przyczynia się bezpośrednio do gradientu protonu, służy jako kolejne źródło elektronów.

Kompleks III, czyli reduktaza cytochromu c, jest miejscem, w którym odbywa się cykl Q. Zachodzi interakcja pomiędzy Q i cytochromami, które są cząsteczkami złożonymi z żelaza, aby kontynuować transfer elektronów. Podczas cyklu Q wytworzony wcześniej ubichinol (QH2) przekazuje elektrony do ISP, a cytochrom b staje się ubichinonem. ISP i cytochrom b są białkami znajdującymi się w matrycy, które następnie przenoszą elektron otrzymany z ubichinolu do cytochromu c1. Następnie cytochrom C1 przenosi go do cytochromu c, który przenosi elektrony do ostatniego kompleksu. (Uwaga: W przeciwieństwie do ubichinonu (Q), cytochrom c może przenosić tylko jeden elektron na raz). Ubichinon następnie zostaje ponownie zredukowany do QH2, wznawiając cykl. W procesie tym do cytozolu uwalniany jest kolejny jon wodoru, który dodatkowo tworzy gradient protonu.

cytochromy następnie rozszerzają się do kompleksu IV lub oksydazy cytochromu C. Elektrony są przenoszone pojedynczo do kompleksu z cytochromu C. elektrony, oprócz wodoru i tlenu, następnie reagują, tworząc wodę w nieodwracalnej reakcji. Jest to ostatni kompleks, który translokuje cztery protony przez błonę, tworząc gradient protonów, który rozwija ATP na końcu.

Po ustaleniu gradientu protonu syntaza ATP F1F0, czasami określana jako kompleks V, wytwarza ATP. Kompleks składa się z kilku podjednostek, które wiążą się z protonami uwolnionymi we wcześniejszych reakcjach. Gdy białko obraca się, protony są sprowadzane z powrotem do matrycy mitochondrialnej, umożliwiając ADP Wiązanie się z wolnym fosforanem w celu wytworzenia ATP. Na każdy pełny obrót białka powstają trzy ATP, kończąc łańcuch transportu elektronów.

1. Kompleks IV, znany również jako oksydaza cytochromu, wykonuje jaką reakcję?
A. NADH + Q ↔ nad+ + QH2
B. NADH ↔ NAD+ + 2H+ + 2E–
C. 2 h+ + 2 e+ + ½ O2 → H2O + energia
D. 4 h+ + 4 e– + O2 → 2 H2O

2. Jaki składnik(y) jest przekazywany do pierwszego kompleksu w łańcuchu transportu elektronów?
A. NADH + H+
B. FADH+
C. Q
D. cytochrom c

3. Gdzie jest wyższe stężenie protonów podczas aktywacji łańcucha transportu elektronów?
A. warstwa Fosfolipidowa
B. macierz mitochondrialna
C. przestrzeń Międzybłonowa
D. błona komórkowa