18.3 D: elektrontransportkæde og Kemisomose

læringsmål

  1. beskriver kort elektrontransportkædens funktion under aerob respiration.
  2. beskriver Kortden kemiosmotiske teori om generering af ATP som følge af en elektrontransportkæde.
  3. sammenlign hvor elektrontransportkæden forekommer i prokaryote celler og i eukaryote celler.
  4. angiv, hvad der menes med proton-drivkraft.
  5. Angiv funktionen af ATP-syntaser i kemiosmose.
  6. angiv den endelige elektronacceptor og slutproduktet dannet ved afslutningen af aerob respiration.

under forskellige trin i glykolyse og citronsyrecyklussen forårsager iltning af visse mellemliggende forløbermolekyler reduktion af NAD+ til NADH + H+ og FAD til FADH2. NADH og FADH2 overfører derefter protoner og elektroner til elektrontransportkæden for at producere yderligere ATP ‘ er ved oksidativ phosphorylering .

som nævnt i det foregående afsnit om energi, under processen med aerob respiration, koblede iltningsreduktionsreaktioner og elektronbærere er ofte en del af det , der kaldes en elektrontransportkæde, en række elektronbærere, der til sidst overfører elektroner fra NADH og FADH2 til ilt. De diffusible elektronbærere NADH og FADH2 bærer hydrogenatomer (protoner og elektroner) fra substrater i eksergoniske kataboliske veje såsom glykolyse og citronsyrecyklussen til andre elektronbærere, der er indlejret i membraner. Disse membranassocierede elektronbærere inkluderer flavoproteiner, jern-svovlproteiner, kinoner og cytokromer. Den sidste elektronbærer i elektrontransportkæden overfører elektronerne til den terminale elektronacceptor, ilt.

energifrigivelse fra et Elektrontransportsystem. I et elektrontransportsystem passerer elektroner fra bærer til bærer gennem en række iltningsreduktionsreaktioner. Under hver overførsel frigives noget energi.
figur \(\Sideindeks{1}\): Frigivelse af energi fra et Elektrontransportsystem. I et elektrontransportsystem passerer elektroner fra bærer til bærer gennem en række iltningsreduktionsreaktioner. Under hver overførsel frigives noget energi.

den kemiosmotiske teori forklarer funktionen af elektrontransportkæder. Ifølge denne teori frigiver overførslen af elektroner ned ad et elektrontransportsystem gennem en række iltningsreduktionsreaktioner energi (figur \(\Sideindeks{1}\)). Denne energi tillader visse bærere i kæden at transportere hydrogenioner (H+ eller protoner) over en membran.

afhængig af celletypen kan elektrontransportkæden findes i den cytoplasmatiske membran eller den indre membran i mitokondrier.

  • i prokaryote celler transporteres protonerne fra bakteriens cytoplasma over den cytoplasmatiske membran til det periplasmiske rum placeret mellem den cytoplasmatiske membran og cellevæggen .
  • i eukaryote celler transporteres protoner fra matricen af mitokondrier over den indre mitokondriemembran til intermembranrummet placeret mellem de indre og ydre mitokondriemembraner (figur \(\Sideindeks{2}\)).

akkumulering af protoner inden for Intermembranrummet af mitokondrier. I HE mitokondrier af eukaryote celler, protoner (H+) transporteres fra matricen til intermembranrummet mellem de indre og ydre mitokondriemembraner for at producere protonmotivkraft.
figur \(\Sideindeks{2}\): akkumulering af protoner inden for Intermembranrummet af mitokondrier. I HE mitokondrier af eukaryote celler, protoner (H+) transporteres fra matricen til intermembranrummet mellem de indre og ydre mitokondriemembraner for at producere protonmotivkraft.

Når hydrogenionerne akkumuleres på den ene side af en membran, skaber koncentrationen af hydrogenioner en elektrokemisk gradient eller potentialforskel (spænding) over membranen. (Væsken på den side af membranen, hvor protonerne akkumuleres, får en positiv ladning; væsken på den modsatte side af membranen efterlades med en negativ ladning.) Membranens energiske tilstand som et resultat af denne ladningsseparation kaldes protonmotorkraft eller PMF.

ATP-syntase, der genererer ATP. Den kemiosmotiske teori forklarer funktionen af elektrontransportkæder. Ifølge denne teori frigiver overførslen af elektroner ned ad et elektrontransportsystem gennem en række iltningsreduktionsreaktioner energi.
figur \(\Sideindeks{3}\): ATP-syntase, der genererer ATP. Den kemiosmotiske teori forklarer funktionen af elektrontransportkæder. Ifølge denne teori frigiver overførslen af elektroner ned ad et elektrontransportsystem gennem en række iltningsreduktionsreaktioner energi. Denne energi tillader visse bærere i kæden at transportere hydrogenioner (H+ eller protoner) over en membran. Når hydrogenionerne akkumuleres på den ene side af en membran, skaber koncentrationen af hydrogenioner en elektrokemisk gradient eller potentiel forskel (spænding) over membranen. (Væsken på den side af membranen, hvor protonerne akkumuleres, får en positiv ladning; væsken på den modsatte side af membranen efterlades med en negativ ladning.) Membranens energiske tilstand som et resultat af denne ladningsseparation kaldes protonmotorkraft eller PMF. Denne protonmotivkraft tilvejebringer den energi, der er nødvendig for ATP-syntaser, også placeret i membranerne nævnt ovenfor, for at katalysere syntesen af ATP fra ADP og phosphat. Denne generation af ATP forekommer, når protonerne krydser membranen gennem ATP-syntasekomplekserne og genindtræder enten den bakterielle cytoplasma eller matricen i mitokondrierne. Når protonerne bevæger sig ned i koncentrationsgradienten gennem ATP-syntasen, får den frigjorte energi rotoren og stangen i ATP-syntasen til at rotere. Den mekaniske energi fra denne rotation omdannes til kemisk energi, da fosfat tilsættes til ADP tform ATP.

denne protonmotivkraft tilvejebringer den energi, der er nødvendig for ATP-syntaser (se figur \(\Sideindeks{3}\)), også placeret i membranerne nævnt ovenfor, for at katalysere syntesen af ATP fra ADP og phosphat. Denne generation af ATP forekommer, når protonerne krydser membranen gennem ATP-syntasekomplekserne og genindtræder enten den bakterielle cytoplasma (figur \(\Sideindeks{4}\)) eller matricen til mitokondrier. Når protonerne bevæger sig ned i koncentrationsgradienten gennem ATP-syntasen, får den frigjorte energi rotoren og stangen i ATP-syntasen til at rotere. Den mekaniske energi fra denne rotation omdannes til kemisk energi, da fosfat tilsættes til ADP for at danne ATP.

udvikling af Protonmotivkraft fra Kemiosmose og generering af ATP. I et elektrontransportsystem gør energi fra elektronoverførsel under iltningsreduktionsreaktioner det muligt for visse bærere at transportere protoner (H+) over en membran.
figur \(\Sideindeks{4}\): udvikling af Protonmotivkraft fra Kemiosmose og dannelse af ATP. I et elektrontransportsystem gør energi fra elektronoverførsel under iltningsreduktionsreaktioner det muligt for visse bærere at transportere protoner (H+) over en membran. Når h+ – koncentrationen stiger på den ene side af membranen, udvikles en elektrokemisk gradient kaldet protonmotivkraft. ATP-syntase giver energi til syntese af ATP fra ADP og phosphat.

Protonmotivkraft bruges også til at transportere stoffer over membraner under aktiv transport og til at rotere bakteriel flagella.

i slutningen af elektrontransportkæden involveret i aerob respiration overfører den sidste elektronbærer i membranen 2 elektroner til et halvt iltmolekyle (et iltatom), der samtidig kombineres med 2 protoner fra det omgivende medium for at producere vand som et slutprodukt (figur \(\Sideindeks{5}\)).

ATP-produktion under aerob Respiration ved Oksidativ phosphorylering, der involverer et Elektrontransportsystem og Kemiosmose.
figur \(\Sideindeks{5}\): ATP-produktion under aerob Respiration ved Oksidativ phosphorylering, der involverer et Elektrontransportsystem og Kemiosmose. NADH og FADH2 bærer protoner (H+) og elektroner (e-) til elektrontransportkæden placeret i membranen. Energien fra overførslen af elektroner langs kæden transporterer protoner over membranen og skaber en elektrokemisk gradient. Da de akkumulerende protoner følger den elektrokemiske gradient tilbage over membranen gennem et ATP-syntasekompleks, giver protonernes bevægelse energi til syntetisering af ATP fra ADP og phosphat. I slutningen af elektrontransportsystemet kombineres to protoner, to elektroner og halvdelen af et iltmolekyle for at danne vand. Da ilt er den endelige elektronacceptor, kaldes processen aerob respiration.

film, der illustrerer elektrontransportsystemet i mitokondrier af eukaryote celler.

Resume

  1. aerob respiration involverer fire faser: glykolyse, en overgangsreaktion, der danner acetyl-coensym a, citronsyrecyklussen (Krebs) og en elektrontransportkæde og kemiosmose.
  2. under forskellige trin i glykolyse og citronsyrecyklussen forårsager iltning af visse mellemliggende forløbermolekyler reduktion af NAD+ til NADH + H+ og FAD til FADH2. NADH og FADH2 overfører derefter protoner og elektroner til elektrontransportkæden for at producere yderligere ATP ‘ er ved oksidativ phosphorylering.elektrontransportkæden består af en række elektronbærere, der til sidst overfører elektroner fra NADH og FADH2 til ilt.
  3. den kemiosmotiske teori siger, at overførslen af elektroner ned ad et elektrontransportsystem gennem en række iltningsreduktionsreaktioner frigiver energi. Denne energi tillader visse bærere i kæden at transportere hydrogenioner (H+ eller protoner) over en membran.
  4. da hydrogenionerne akkumuleres på den ene side af en membran, skaber koncentrationen af hydrogenioner en elektrokemisk gradient eller potentiel forskel (spænding) over membranen kaldet protonmotivkraft.denne protonmotivkraft tilvejebringer den energi, der er nødvendig for ATP-syntaser, også placeret i membranerne nævnt ovenfor, for at katalysere syntesen af ATP fra ADP og phosphat.
  5. under aerob respiration overfører den sidste elektronbærer i membranen 2 elektroner til et halvt iltmolekyle (et iltatom), der samtidig kombineres med 2 protoner fra det omgivende medium for at producere vand som et slutprodukt.

bidragydere og tilskrivninger

  • Dr. Gary Kaiser (COMMUNITY COLLEGE of BALTIMORE COUNTY, Catonsville CAMPUS)

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *