Elektronen transportketen en energieproductie uitgelegd
Share
In cellulaire biologie, de elektron transportketen is een van de stappen in de processen van uw cel die energie opwekken uit het voedsel dat u eet.
Het is de derde stap van aerobe cellulaire ademhaling. Cellulaire ademhaling is de term voor hoe de cellen van uw lichaam energie produceren uit geconsumeerd voedsel. De elektrontransportketen is waar de meeste energiecellen moeten werken die worden gegenereerd. Deze "keten" is eigenlijk een reeks eiwitcomplexen en elektronen-dragermoleculen in het binnenmembraan van cel-mitochondriën, ook bekend als de krachtpatser van de cel.
Zuurstof is vereist voor aerobe ademhaling omdat de ketting eindigt met het doneren van elektronen aan zuurstof.
Belangrijkste afhaalrestaurants: elektronentransportketen
- De elektronentransportketen is een reeks eiwitcomplexen en elektronendragermoleculen in het binnenmembraan van mitochondria die ATP genereren voor energie.
- Elektronen worden langs de keten van eiwitcomplex naar eiwitcomplex doorgegeven totdat ze aan zuurstof worden geschonken. Tijdens de doorgang van elektronen worden protonen uit de pomp gepompt mitochondriale matrix over het binnenmembraan en in de intermembraanruimte.
- De accumulatie van protonen in de intermembraanruimte creëert een elektrochemische gradiënt die ervoor zorgt dat protonen door de gradiënt naar beneden stromen en terug in de matrix via ATP-synthase. Deze beweging van protonen levert de energie voor de productie van ATP.
- De elektrontransportketen is de derde stap van aërobe cellulaire ademhaling. Glycolyse en de Krebs-cyclus zijn de eerste twee stappen van cellulaire ademhaling.
Hoe energie wordt gemaakt
Terwijl elektronen langs een ketting bewegen, wordt de beweging of impuls gebruikt om adenosinetrifosfaat (ATP) te creëren. ATP is de belangrijkste energiebron voor veel cellulaire processen, waaronder spiercontractie en celdeling.
Adenosine trifosfaat (ATP) is een organische chemische stof die energie levert voor de cel. ttsz / iStock / Getty Images Plus Energie komt vrij tijdens het celmetabolisme wanneer ATP wordt gehydrolyseerd. Dit gebeurt wanneer elektronen langs de keten van eiwitcomplex naar eiwitcomplex worden doorgegeven totdat ze worden gedoneerd aan zuurstofvormend water. ATP ontleedt chemisch tot adenosinedifosfaat (ADP) door te reageren met water. ADP wordt op zijn beurt gebruikt om ATP te synthetiseren.
Meer in detail, terwijl elektronen langs een keten van eiwitcomplex naar eiwitcomplex worden doorgegeven, komt energie vrij en worden waterstofionen (H +) uit de mitochondriale matrix (compartiment in het binnenmembraan) gepompt en in de intermembraanruimte (compartiment tussen de binnen- en buitenmembranen). Al deze activiteit creëert zowel een chemische gradiënt (verschil in oplossingsconcentratie) als een elektrische gradiënt (verschil in lading) over het binnenmembraan. Naarmate meer H + -ionen in de intermembraanruimte worden gepompt, zal de hogere concentratie waterstofatomen zich ophopen en terugvloeien naar de matrix en tegelijkertijd de productie van ATP door het eiwitcomplex ATP-synthase aansturen.
ATP-synthase gebruikt de energie die wordt gegenereerd door de beweging van H + -ionen in de matrix voor de conversie van ADP naar ATP. Dit proces van oxiderende moleculen om energie te genereren voor de productie van ATP wordt oxidatieve fosforylering genoemd.
De eerste stappen van cellulaire ademhaling
Cellulaire ademhaling is een reeks metabolische reacties en processen die plaatsvinden in de cellen van organismen om biochemische energie uit voedingsstoffen om te zetten in adenosinetrifosfaat (ATP) en vervolgens afvalproducten vrij te geven. normaals / iStock / Getty Images Plus De eerste stap van cellulaire ademhaling is glycolyse. Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma en omvat het splitsen van één molecuul glucose in twee moleculen van de chemische verbinding pyruvaat. In totaal worden twee moleculen ATP en twee moleculen NADH (hoge energie, elektron-dragend molecuul) gegenereerd.
De tweede stap, de citroenzuurcyclus of Krebs-cyclus genoemd, is wanneer pyruvaat over de buitenste en binnenste mitochondriale membranen in de mitochondriale matrix wordt getransporteerd. Pyruvaat wordt verder geoxideerd in de Krebs-cyclus en produceert nog twee ATP-moleculen, evenals NADH en FADH 2 moleculen. Elektronen van NADH en FADH2 worden overgebracht naar de derde stap van cellulaire ademhaling, de elektronentransportketen.
Eiwitcomplexen in de keten
Er zijn vier eiwitcomplexen die deel uitmaken van de elektrontransportketen die functioneert om elektronen door de keten te laten gaan. Een vijfde eiwitcomplex dient om waterstofionen terug in de matrix te transporteren. Deze complexen zijn ingebed in het binnenste mitochondriale membraan.
Illustratie van elektronentransportketen met oxidatieve fosforylering. extender01 / iStock / Getty Images Plus Complex I
NADH brengt twee elektronen over op complex I resulterend in vier H+ ionen die over het binnenmembraan worden gepompt. NADH wordt geoxideerd tot NAD+, die wordt teruggevoerd in de Krebs-cyclus. Elektronen worden overgebracht van complex I naar een dragermolecuul ubiquinon (Q), dat wordt gereduceerd tot ubiquinol (QH2). Ubiquinol draagt de elektronen naar Complex III.
Complex II
FADH2 brengt elektronen over naar Complex II en de elektronen worden doorgegeven aan ubiquinone (Q). Q wordt gereduceerd tot ubiquinol (QH2), dat de elektronen naar complex III voert. Nee H+ ionen worden in dit proces naar de intermembrane ruimte getransporteerd.
