łańcuch transportu elektronów
łańcuch transportu elektronów wykorzystuje elektrony z nośników elektronów do tworzenia gradientu chemicznego, który może być użyty do zasilania fosforylacji oksydacyjnej.,
cele uczenia się
opisują, w jaki sposób elektrony poruszają się w łańcuchu transportu elektronów
kluczowe punkty odbioru
kluczowe punkty
- fosforylacja oksydacyjna jest szlakiem metabolicznym, w którym elektrony są przenoszone z donorów elektronów do akceptorów elektronów w reakcjach redoks; ta seria reakcji uwalnia energię, która jest używana do tworzenia ATP.
- istnieją cztery kompleksy białkowe (oznaczone kompleksem I-IV) w łańcuchu transportu elektronów, które biorą udział w przenoszeniu elektronów z NADH i FADH2 do tlenu molekularnego.,
- Kompleks I ustala gradient jonów wodorowych poprzez przepompowanie czterech jonów wodorowych przez membranę z matrycy do przestrzeni międzycząsteczkowej.
- Kompleks II otrzymuje FADH2, który omija kompleks I i dostarcza elektrony bezpośrednio do łańcucha transportu elektronów.
- ubichinon (Q) przyjmuje elektrony zarówno z kompleksu i, jak i kompleksu II i dostarcza je do kompleksu III.
- Kompleks III pompuje protony przez błonę i przekazuje swoje elektrony do cytochromu c w celu transportu do czwartego kompleksu białek i enzymów.,
- Kompleks IV redukuje tlen; zredukowany tlen odbiera następnie dwa jony wodorowe z otaczającego ośrodka w celu wytworzenia wody.
terminy kluczowe
- Grupa protetyczna: niebiałkowy Składnik sprzężonego białka.
- kompleks: struktura składająca się z centralnego atomu, cząsteczki lub białka słabo połączonego z otaczającymi atomami, cząsteczkami lub białkami.
- ubichinon: rozpuszczalna w tłuszczach substancja, która jest składnikiem łańcucha transportu elektronów i przyjmuje elektrony z kompleksów I I II.,
fosforylacja oksydacyjna jest wysoce wydajną metodą wytwarzania dużych ilości ATP, podstawowej jednostki energii dla procesów metabolicznych. Podczas tego procesu elektrony są wymieniane między cząsteczkami, co tworzy gradient chemiczny, który pozwala na produkcję ATP. Najważniejszą częścią tego procesu jest łańcuch transportu elektronów, który wytwarza więcej ATP niż jakakolwiek inna część oddychania komórkowego.,
łańcuch transportu elektronów
łańcuch transportu elektronów jest końcowym składnikiem oddychania tlenowego i jest jedyną częścią metabolizmu glukozy, która wykorzystuje tlen atmosferyczny. Transport elektronów jest serią reakcji redoks, które przypominają bieg sztafetowy. Elektrony są przekazywane szybko z jednego składnika do następnego punktu końcowego łańcucha, gdzie elektrony redukują tlen cząsteczkowy, produkując wodę. To zapotrzebowanie na tlen w końcowych etapach łańcucha można zobaczyć w ogólnym równaniu oddychania komórkowego, które wymaga zarówno glukozy, jak i tlenu.,
kompleks jest strukturą składającą się z centralnego atomu, cząsteczki lub białka słabo połączonego z otaczającymi atomami, cząsteczkami lub białkami. Łańcuch transportu elektronów jest agregacją czterech z tych kompleksów (oznaczonych od I do IV), wraz z powiązanymi ruchomymi nośnikami elektronów. Łańcuch transportu elektronów jest obecny w wielu kopiach w wewnętrznej błonie mitochondrialnej eukariotów i błonie plazmowej prokariotów.,
łańcuch transportu elektronów: łańcuch transportu elektronów jest serią transporterów elektronów osadzonych w wewnętrznej błonie mitochondrialnej, która przenosi elektrony z NADH i FADH2 do tlenu cząsteczkowego. W procesie tym protony są pompowane z matrycy mitochondrialnej do przestrzeni międzycząsteczkowej, a tlen zostaje zredukowany do postaci wody.
Kompleks I
aby rozpocząć, dwa elektrony są przenoszone do pierwszego kompleksu na pokładzie NADH., Kompleks I składa się z mononukleotydu flawinowego (FMN) i enzymu zawierającego żelazo-siarkę (Fe-S). FMN, który jest pochodną witaminy B2 (zwanej również ryboflawiną), jest jedną z kilku grup protetycznych lub współwystępujących w łańcuchu transportu elektronów. Grupa protetyczna jest cząsteczką niebiałkową wymaganą do aktywności białka. Grupy protetyczne mogą być organiczne lub nieorganiczne i są cząsteczkami niepeptydowymi związanymi z białkiem, które ułatwiają jego funkcjonowanie.
grupy protetyczne obejmują koenzymy, które są protetycznymi grupami enzymów., Enzymem w kompleksie I jest dehydrogenaza NADH, bardzo duże białko zawierające 45 łańcuchów aminokwasowych. Kompleks I może przepompować cztery jony wodorowe przez błonę z matrycy do przestrzeni międzycząsteczkowej; w ten sposób powstaje gradient jonów wodorowych pomiędzy dwoma przedziałami oddzielonymi wewnętrzną błoną mitochondrialną.
Q i Kompleks II
Kompleks II otrzymuje bezpośrednio FADH2, który nie przechodzi przez kompleks I. Związkiem łączącym pierwszy i drugi kompleks z trzecim jest ubichinon (Q)., Cząsteczka Q jest rozpuszczalna w lipidach i swobodnie porusza się przez hydrofobowy rdzeń błony. Gdy zostanie zredukowany do QH2, ubichinon dostarcza swoje elektrony do następnego kompleksu w łańcuchu transportu elektronów. Q otrzymuje elektrony pochodzące z nadh z kompleksu I oraz elektrony pochodzące z fadh2 z kompleksu II, w tym dehydrogenazę bursztynową. Enzym ten i FADH2 tworzą mały kompleks, który dostarcza elektrony bezpośrednio do łańcucha transportu elektronów, omijając pierwszy kompleks., Ponieważ elektrony te omijają, a tym samym nie energetyzują, pompa protonowa w pierwszym kompleksie, mniej cząsteczek ATP powstaje z elektronów FADH2. Liczba cząsteczek ATP ostatecznie uzyskanych jest wprost proporcjonalna do liczby protonów pompowanych przez wewnętrzną błonę mitochondrialną.
Kompleks III
trzeci kompleks składa się z cytochromu b, innego białka Fe-S, Centrum Rieske (centrum 2FE-2S) i białek cytochromu c; kompleks ten nazywany jest również oksydoreduktazą cytochromu. Białka cytochromu mają protetyczną grupę hemową., Cząsteczka hemu jest podobna do hemu w hemoglobinie, ale przenosi elektrony, a nie tlen. W rezultacie jon żelaza w jądrze ulega redukcji i utlenieniu w miarę przechodzenia przez elektrony, wahając się między różnymi stanami utleniania: Fe2+ (zredukowany) i Fe3+ (utleniony). Cząsteczki hemu w cytochromach mają nieco inne właściwości ze względu na działanie różnych białek wiążących je, co sprawia, że każdy kompleks. Kompleks III pompuje protony przez błonę i przekazuje swoje elektrony do cytochromu c w celu transportu do czwartego kompleksu białek i enzymów., Cytochrom c jest akceptorem elektronów z Q; jednakże, podczas gdy Q przenosi pary elektronów, cytochrom c może przyjmować tylko jeden na raz.
Kompleks IV
czwarty kompleks składa się z białek cytochromu c, a i a3. Kompleks ten zawiera dwie grupy hemu (po jednej w każdym z cytochromów a i a3) oraz trzy jony miedzi (parę CuA i jedną CuB w cytochromie a3). Cytochromy trzymają cząsteczkę tlenu bardzo ściśle między jonami żelaza i miedzi, aż do całkowitego zmniejszenia tlenu., Zredukowany tlen wychwytuje następnie dwa jony wodorowe z otaczającego ośrodka w celu wytworzenia wody (H2O). Usuwanie jonów wodorowych z układu przyczynia się również do gradientu jonów stosowanego w procesie chemiosmozy.