elektronentransportketen
de elektronentransportketen gebruikt de elektronen van elektronendragers om een chemische gradiënt te creëren die kan worden gebruikt om oxidatieve fosforylering aan te drijven.,
Learning Objectives
beschrijf hoe elektronen door de elektronentransportketen bewegen
Key Takeaways
Key Points
- oxidatieve fosforylering is de metabole route waarin elektronen worden overgedragen van elektrondonors naar elektronacceptoren in redoxreacties; deze reeks reacties geeft energie vrij die wordt gebruikt om ATP te vormen.
- Er zijn vier eiwitcomplexen (gelabeld complex I-IV) in de elektronentransportketen, die betrokken zijn bij het verplaatsen van elektronen van NADH en FADH2 naar moleculaire zuurstof.,
- Complex I stelt de waterstofiongradiënt vast door vier waterstofionen door het membraan van de matrix in de intermembraanruimte te pompen.
- Complex II ontvangt FADH2, dat complex I omzeilt en elektronen rechtstreeks aan de elektronentransportketen levert.
- ubiquinon (Q) accepteert de elektronen van zowel complex I als complex II en levert ze af aan complex III.
- Complex III pompt protonen door het membraan en geeft de elektronen door naar cytochroom c voor transport naar het vierde complex van eiwitten en enzymen.,
- Complex IV vermindert zuurstof; de verminderde zuurstof neemt vervolgens twee waterstofionen op uit het omringende medium om water te maken.
sleuteltermen
- prosthetische groep: de niet-eiwitcomponent van een geconjugeerd eiwit.
- complex: een structuur bestaande uit een centraal atoom, molecuul of eiwit dat zwak verbonden is met omringende atomen, moleculen of eiwitten.
- ubiquinon: een in lipiden oplosbare stof die een bestanddeel is van de elektronentransportketen en elektronen uit complexen I en II accepteert.,
oxidatieve fosforylering is een zeer efficiënte methode voor het produceren van grote hoeveelheden ATP, de basiseenheid van energie voor metabole processen. Tijdens dit proces worden elektronen uitgewisseld tussen molecules, die tot een chemische gradiënt leidt die voor de productie van ATP toestaat. Het meest essentiële deel van dit proces is de keten van het elektronentransport, die meer ATP dan om het even welk ander deel van cellulaire ademhaling produceert.,
elektronentransportketen
de elektronentransportketen is het laatste onderdeel van de aërobe ademhaling en is het enige deel van het glucosemetabolisme dat gebruik maakt van atmosferische zuurstof. Elektronentransport is een reeks redoxreacties die lijken op een estafetteloop. Elektronen worden snel overgegaan van één component naar het volgende eindpunt van de keten, waar de elektronen moleculaire zuurstof verminderen, die water produceren. Dit vereiste voor zuurstof in de laatste stadia van de ketting kan in de algemene vergelijking voor cellulaire ademhaling worden gezien, die zowel glucose als zuurstof vereist.,
een complex is een structuur die bestaat uit een centraal atoom, molecuul of eiwit dat zwak verbonden is met omringende atomen, moleculen of eiwitten. De elektronentransportketen is een aggregatie van vier van deze complexen (aangeduid met I tot en met IV), samen met bijbehorende mobiele elektronendragers. De keten van het elektronentransport is aanwezig in veelvoudige exemplaren in het binnenste mitochondrial membraan van eukaryotes en het plasmamembraan van prokaryotes.,
de elektronentransportketen: de elektronentransportketen is een reeks elektronentransporters ingebed in het binnenste mitochondriale membraan die elektronen van NADH en FADH2 naar moleculaire zuurstof transporteert. In het proces, worden protonen gepompt uit de mitochondriale matrix aan de intermembrane ruimte, en zuurstof wordt verminderd om water te vormen.
Complex I
om te beginnen worden twee elektronen aan boord van NADH naar het eerste complex gebracht., Complex I bestaat uit flavinmononucleotide (FMN) en een enzym dat ijzer-zwavel (Fe-s) bevat. FMN, dat is afgeleid van vitamine B2 (ook wel riboflavine genoemd), is een van de verschillende prosthetische groepen of co-factoren in de elektronentransportketen. Een prothetische groep is een niet-eiwitmolecuul vereist voor de activiteit van een eiwit. De prothetische groepen kunnen organisch of anorganisch zijn en zijn niet peptide molecules gebonden aan een proteã ne die zijn functie vergemakkelijken.
prothetische groepen omvatten co-enzymen, die de prothetische groepen van enzymen zijn., Het enzym in complex I is NADH dehydrogenase, een zeer groot eiwit met 45 aminozuurketens. Complex I kan vier waterstofionen over het membraan van de matrix pompen in de intermembrane ruimte; het is op deze manier dat de waterstofion gradiënt wordt vastgesteld en gehandhaafd tussen de twee compartimenten gescheiden door het binnenste mitochondriale membraan.
Q en Complex II
Complex II ontvangt direct FADH2, dat niet door complex I. de verbinding die het eerste en tweede complex verbindt met het derde complex is ubiquinon (Q)., De Q-molecule is oplosbaar in lipiden en beweegt zich vrij door de hydrophobic kern van het membraan. Zodra het is gereduceerd tot QH2, levert ubiquinone zijn elektronen aan het volgende complex in de elektronentransportketen. Q ontvangt de elektronen afgeleid van NADH van complex I en de elektronen afgeleid van FADH2 van complex II, met inbegrip van succinaatdehydrogenase. Dit enzym en FADH2 vormen een klein complex dat elektronen rechtstreeks aan de elektronentransportketen levert, waarbij het eerste complex wordt omzeild., Aangezien deze elektronen bypass, en dus niet energiseren, de protonpomp in het eerste complex, minder ATP moleculen worden gemaakt van de FADH2 elektronen. Het aantal uiteindelijk verkregen ATP-molecules is recht evenredig aan het aantal protonen dat over het binnenmembraan van de mitochondrial wordt gepompt.
Complex III
het derde complex bestaat uit cytochroom B, een ander Fe-s-eiwit, Rieske center (2FE-2S-centrum) en cytochroom C-eiwitten; dit complex wordt ook cytochroom-oxidoreductase genoemd. Cytochroom eiwitten hebben een prothese heem groep., De heemmolecule is vergelijkbaar met de Heem in hemoglobine, maar het draagt elektronen, geen zuurstof. Als gevolg hiervan wordt het ijzerion in zijn kern gereduceerd en geoxideerd als het de elektronen passeert, fluctuerend tussen verschillende oxidatietoestanden: Fe2+ (gereduceerd) en Fe3+ (geoxideerd). De heemmoleculen in de cytochromen hebben iets verschillende kenmerken door de effecten van de verschillende eiwitten die ze binden, waardoor elk complex wordt. Complex III pompt protonen door het membraan en passeert zijn elektronen naar cytochroom c voor transport naar het vierde complex van eiwitten en enzymen., Cytochroom c is de acceptor van elektronen van Q; echter, terwijl Q paren van elektronen draagt, kan cytochroom c slechts één tegelijk accepteren.
Complex IV
het vierde complex bestaat uit cytochroom-eiwitten c, a en a3. Dit complex bevat twee heemgroepen (één in elk van de cytochromen a en a3) en drie koperionen (een paar CuA en een Welp in cytochroom a3). De cytochromen houden een zuurstofmolecuul zeer strak tussen de ijzer-en koperionen totdat de zuurstof volledig is verminderd., De gereduceerde zuurstof neemt vervolgens twee waterstofionen op uit het omringende medium om water (H2O) te produceren. De verwijdering van de waterstofionen uit het systeem draagt ook bij aan de ionengradiënt die wordt gebruikt in het proces van chemiosmose.