Электронная транспортная цепь и производство энергии

В клеточной биологии цепь переноса электронов это один из этапов процессов вашей клетки, которые производят энергию из пищи, которую вы едите.

Это третья ступень аэробики клеточное дыхание. Клеточное дыхание - это термин, обозначающий, как клетки вашего организма вырабатывают энергию из потребляемой пищи. Цепь переноса электронов - это то место, где генерируется большинство энергетических ячеек. Эта «цепь» на самом деле является серией белок комплексы и молекулы электронных носителей во внутренней мембране клетки митохондриитакже известный как электростанция клетки.

Кислород необходим для аэробного дыхания, поскольку цепь заканчивается донорством электронов к кислороду.

Ключевые выводы: электронная транспортная цепь

Когда электроны движутся по цепочке, движение или импульс используются для создания аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ является основным источником энергии для многих клеточных процессов, включая мускул сокращение и деление клеток.

Энергия выделяется во время клеточного метаболизма, когда АТФ гидролизованный. Это происходит, когда электроны передаются по цепи от белкового комплекса к белковому комплексу, пока они не будут переданы в кислородообразующую воду. АТФ химически разлагается до аденозиндифосфата (АДФ) при взаимодействии с водой. АДФ, в свою очередь, используется для синтеза АТФ.

Более подробно, поскольку электроны передаются по цепочке от белкового комплекса к белковому комплексу, энергия высвобождается, и ионы водорода (H +) откачиваются из митохондриального матрикса (отсек во внутренней мембрана) и в межмембранное пространство (отсек между внутренней и наружной мембранами). Вся эта деятельность создает как химический градиент (разница в концентрации раствора), так и электрический градиент (разница в заряде) на внутренней мембране. Чем больше ионов H + закачивается в межмембранное пространство, тем выше концентрация атомов водорода. и обратно к матрице, одновременно приводя к производству АТФ белковым комплексом АТФ синтазы.

АТФ-синтаза использует энергию, генерируемую движением ионов Н + в матрицу, для преобразования АДФ в АТФ. Этот процесс окисления молекул для выработки энергии для производства АТФ называется окислительным фосфорилирования.

Первый шаг клеточного дыхания гликолиз. Гликолиз происходит в цитоплазма и включает в себя расщепление одной молекулы глюкозы на две молекулы химического соединения пирувата. Всего образуются две молекулы АТФ и две молекулы НАДН (высокая энергия, электрон-несущая молекула).

Второй шаг, называется цикл лимонной кислоты или цикл Кребса, когда пируват транспортируется через внешнюю и внутреннюю митохондриальные мембраны в митохондриальный матрикс. Пируват дополнительно окисляется в цикле Кребса с образованием еще двух молекул АТФ, а также НАДН и ФАДГ. ₂ молекулы. Электроны от НАДХ и ФАДХ₂ переносятся на третью ступень клеточного дыхания, цепь переноса электронов.

Есть четыре белковые комплексы которые являются частью цепи переноса электронов, которая функционирует для передачи электронов вниз по цепочке. Пятый белковый комплекс служит для транспорта водорода ионы обратно в матрицу. Эти комплексы встроены во внутреннюю митохондриальную мембрану.

NADH переносит два электрона в комплекс I, в результате чего получается четыре H⁺ ионы перекачиваются через внутреннюю мембрану. НАДН окисляется до НАД⁺, который возвращается в Цикл Кребса. Электроны переносятся из Комплекса I в молекулу-носитель убихинон (Q), которая восстанавливается до убихинола (QH2). Убихинол переносит электроны в комплекс III.

FADH₂ переводит электроны в Комплекс II, и электроны передаются убихинону (Q). Q сводится к убихинолу (QH2), который переносит электроны в комплекс III. Нет H⁺ в этом процессе ионы транспортируются в межмембранное пространство.

Поступление электронов в Комплекс III приводит к переносу еще четырех Н⁺ ионы через внутреннюю мембрану. QH2 окисляется, и электроны передаются другому цитохрому C. белка-носителя электронов.

Цитохром С передает электроны в конечный белковый комплекс в цепи, комплекс IV. Два Н⁺ ионы перекачиваются через внутреннюю мембрану. Затем электроны переходят из Комплекса IV в кислород (O₂) молекулы, вызывая расщепление молекулы. Полученные атомы кислорода быстро захватывают Н⁺ ионы образуют две молекулы воды.

АТФ-синтаза движется H⁺ ионы, которые были накачаны из матрицы по цепи переноса электронов обратно в матрицу. Энергия от притока протоны в матрицу используется для генерации АТФ путем фосфорилирования (добавление фосфата) АДФ. Движение ионов через избирательно проницаемую мембрану митохондрий и вниз по их электрохимическому градиенту называется хемиосмосом.

NADH генерирует больше АТФ, чем FADH₂. Для каждой молекулы NADH, которая окисляется, 10 H⁺ ионы закачиваются в межмембранное пространство. Это дает около трех молекул АТФ. Потому что FADH₂ входит в цепь на более поздней стадии (Комплекс II), только шесть H⁺ ионы переносятся в межмембранное пространство. Это составляет около двух молекул АТФ. Всего 32 молекулы АТФ генерируются при электронном транспорте и окислительном фосфорилировании.

• «Электронный транспорт в энергетическом цикле клетки». Гиперфизика, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/etrans.html.
• Lodish, Harvey, et al. «Электронный транспорт и окислительное фосфорилирование». Молекулярно-клеточная биология. 4-е издание., Национальная медицинская библиотека США, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21528/.