definiția lanțului de transport al electronilor

lanțul de transport al electronilor este un grup de proteine care transferă electroni printr-o membrană din mitocondrii pentru a forma un gradient de protoni care conduce la crearea adenozin trifosfatului (ATP). ATP este utilizat de celulă ca energie pentru procesele metabolice pentru funcțiile celulare.

unde are loc lanțul de transport al electronilor?

în timpul procesului, se creează un gradient de protoni atunci când protonii sunt pompați din matricea mitocondrială în spațiul intermembranar al celulei, ceea ce ajută și la conducerea producției de ATP. Adesea, utilizarea unui gradient de protoni este denumită mecanismul chimiosmotic care conduce sinteza ATP, deoarece se bazează pe o concentrație mai mare de protoni pentru a genera „forța motrice a protonilor”. Cantitatea de ATP creată este direct proporțională cu numărul de protoni care sunt pompați peste membrana mitocondrială interioară.

lanțul de transport al electronilor implică o serie de reacții redox care se bazează pe complexe proteice pentru a transfera electroni de la o moleculă donatoare la o moleculă acceptoare. Ca urmare a acestor reacții, se produce gradientul de protoni, permițând transformarea muncii mecanice în energie chimică, permițând sinteza ATP. Complexele sunt încorporate în membrana mitocondrială interioară numită cristae în eucariote. Închis de membrana mitocondrială interioară este matricea, care este acolo unde este necesar enzime precum piruvat dehidrogenază și piruvat carboxilază sunt localizate. Procesul poate fi găsit și în eucariotele fotosintetice din membrana tilacoidă a cloroplastelor și în procariote, dar cu modificări.

subprodusele din alte cicluri și procese, cum ar fi ciclul acidului citric, oxidarea aminoacizilor și oxidarea acizilor grași, sunt utilizate în lanțul de transport al electronilor. După cum se vede în reacția redox globală,

2 H+ + 2 e+ + O2 O2O + energie

energia este eliberată într-o reacție exotermă atunci când electronii sunt trecuți prin complexe; sunt create trei molecule de ATP. Fosfatul situat în matrice este importat prin gradientul de protoni, care este utilizat pentru a crea mai mult ATP. Procesul de generare a mai multor ATP prin fosforilarea ADP se referă la fosforilarea oxidativă, deoarece energia oxigenării hidrogenului este utilizată pe tot parcursul lanțului de transport al electronilor. ATP-ul generat de această reacție continuă să alimenteze majoritatea reacțiilor celulare necesare vieții.

etapele lanțului de transport al electronilor

în lanțul de transfer de electroni, electronii se deplasează de-a lungul unei serii de proteine pentru a genera o forță de tip expulzare pentru a muta ionii de hidrogen sau protonii peste membrana mitocondrială. Electronii își încep reacțiile în complexul I, continuând pe complexul II, traversat la Complexul III și citocromul C prin coenzima Q, și apoi în cele din urmă la Complexul IV. Complexele în sine sunt proteine structurate complexe încorporate în membrana fosfolipidică. Acestea sunt combinate cu un ion metalic, cum ar fi fierul, pentru a ajuta la expulzarea protonilor în spațiul intermembranar, precum și alte funcții. Complexele suferă, de asemenea, modificări conformaționale pentru a permite deschideri pentru mișcarea transmembranară a protonilor.

aceste patru complexe transferă activ electroni dintr-un metabolit organic, cum ar fi glucoza. Când metabolitul se descompune, doi electroni și un ion de hidrogen sunt eliberați și apoi preluați de coenzima NAD+ pentru a deveni NADH, eliberând un ion de hidrogen în citosol.

NADH are acum doi electroni care îi trec pe o moleculă mai mobilă, ubiquinona (Q), în primul complex proteic (Complexul I). Complexul I, cunoscut și sub numele de NADH dehidrogenază, pompează patru ioni de hidrogen din matrice în spațiul intermembranar, stabilind gradientul de protoni. În următoarea proteină, complexul II sau succinat dehidrogenază, un alt purtător de electroni și coenzima, succinatul este oxidat în fumarat, determinând reducerea FAD (flavin-adenină dinucleotidă) la FADH2. Molecula de transport, FADH2 este apoi reoxidată, donând electroni către Q (devenind QH2), în timp ce eliberează un alt ion de hidrogen în citosol. În timp ce complexul II nu contribuie direct la gradientul de protoni, acesta servește ca o altă sursă pentru electroni.

Complexul III, sau citocrom C reductaza, este locul în care are loc ciclul Q. Există o interacțiune între Q și citocromi, care sunt molecule compuse din fier, pentru a continua transferul de electroni. În timpul ciclului Q, ubiquinolul (QH2) produs anterior donează electroni către ISP și citocromul b devenind ubiquinonă. ISP și citocromul b sunt proteine care se află în matrice care apoi transferă electronul pe care l-a primit de la ubiquinol la citocromul c1. Citocromul c1 îl transferă apoi în citocromul c, care mută electronii în ultimul complex. (Notă: spre deosebire de ubiquinonă (Q), citocromul c poate transporta doar un electron la un moment dat). Ubiquinona este apoi redusă din nou la QH2, repornind ciclul. În acest proces, un alt ion de hidrogen este eliberat în citosol pentru a crea în continuare gradientul de protoni.

citocromii se extind apoi în complexul IV sau citocrom C oxidază. Electronii sunt transferați unul câte unul în complex din citocromul c.electronii, pe lângă hidrogen și oxigen, reacționează apoi pentru a forma apă într-o reacție ireversibilă. Acesta este ultimul complex care translocă patru protoni de-a lungul membranei pentru a crea gradientul de protoni care dezvoltă ATP la sfârșit.

pe măsură ce gradientul de protoni este stabilit, sintaza ATP F1F0, denumită uneori Complexul V, generează ATP. Complexul este compus din mai multe subunități care se leagă de protonii eliberați în reacțiile anterioare. Pe măsură ce proteina se rotește, protonii sunt aduși înapoi în matricea mitocondrială, permițând ADP să se lege de fosfatul liber pentru a produce ATP. Pentru fiecare rotire completă a proteinei, se produc trei ATP, încheind lanțul de transport al electronilor.

test

1. Complexul IV, cunoscut și sub numele de citocrom oxidază, efectuează ce reacție?
A. NADH + Q nad+ + QH2
B. NADH nad+ + 2h+ + 2E–
C. 2 H+ + 2 e+ + O2 O2O + energie
D. 4 H+ + 4 e– + O2 2 H2O

2. Ce componentă(componente) este trecută la primul complex din lanțul de transport al electronilor?
A. NADH + H+
B. FADH+
C. Q
D. citocromul c

3. Unde este concentrația mai mare de protoni în timp ce lanțul de transport al electronilor este activat?
A. stratul fosfolipidic
B. matricea mitocondrială
C. spațiul Intermembranar
D. membrana celulară