Inom cellbiologi är elektrontransportkedjan ett av stegen i din cells processer som gör energi från maten du äter
Det är det tredje steget i aerob cellandning. Cellulär andning är termen för hur din kropps celler gör energi från mat som konsumeras. Elektronen transportkedjan är där de flesta energiceller som behöver arbeta genereras. Denna ”kedja” är faktiskt en serie proteinkomplex och elektronbärarmolekyler inom cellmitokondriernas inre membran, även känd som cellens kraftverk.
Syre krävs för aerob andning eftersom kedjan slutar med donation av elektroner till syre.
Nyckelalternativ: Electron Transport Chain
Elektronen t ransportkedjan är en serie av proteinkomplex och elektronbärarmolekyler inom det inre membranet av mitokondrier som genererar ATP för energi.
Elektroner passerar längs kedjan från proteinkomplex till proteinkomplex tills de doneras till syre. Under passagen av elektroner pumpas protoner ut ur mitokondriematrisen över det inre membranet och in i intermembranutrymmet.
Ansamlingen av protoner i intermembranutrymmet skapar en elektrokemisk gradient som gör att protoner strömmar nerför gradienten och tillbaka in i matrisen genom ATP-syntas. Denna rörelse av protoner ger energin för produktionen av ATP.
Elektrontransportkedjan är det tredje steget av aerob cellandning. Glykolys och Krebs-cykeln är de två första stegen av cellandning.
Hur energi görs
När elektroner rör sig längs en kedja, används rörelsen eller rörelsemängden för att skapa adenosintrifosfat (ATP). ATP är den huvudsakliga energikällan för många cellulära processer inklusive muskelkontraktion och celldelning.
Adenosintrifosfat (ATP) är en organisk kemikalie som ger energi till cellen.ttsz / iStock / Getty Images Plus
Energi frigörs under cellmetabolism när ATP hydrolyseras. Detta händer när elektroner passerar längs kedjan från proteinkomplex till proteinkomplex tills de doneras till syrebildande vatten. ATP sönderdelas kemiskt till adenosindifosfat (ADP) genom att reagera med vatten. ADP används i sin tur för att syntetisera ATP.
Närmare bestämt, när elektroner passerar längs en kedja från proteinkomplex till proteinkomplex frigörs energi och vätejoner (H+) pumpas ut ur mitokondriematrisen (kompartment inom det inre membranet) och in i intermembranutrymmet (fack mellan det inre och yttre membranet). All denna aktivitet skapar både en kemisk gradient (skillnad i lösningskoncentration) och en elektrisk gradient (skillnad i laddning) över det inre membranet. När fler H+-joner pumpas in i intermembranutrymmet, kommer den högre koncentrationen av väteatomer att byggas upp och flöda tillbaka till matrisen och samtidigt driva produktionen av ATP av proteinkomplexet ATP-syntas.
ATP-syntas använder energin som genereras från rörelsen av H+-joner in i matrisen för omvandling av ADP till ATP. Denna process att oxidera molekyler för att generera energi för produktion av ATP kallas oxidativ fosforylering.
De första stegen av cellandning
Det första steget i cellandningen är glykolys. Glykolys sker i cytoplasman och innebär att en molekyl glukos delas i två molekyler av den kemiska föreningen pyruvat. Sammanlagt genereras två molekyler ATP och två molekyler NADH (högenergi, elektronbärande molekyl).
Den andra steg, kallat citronsyracykeln eller Krebs-cykeln, är när pyruvat transporteras över de yttre och inre mitokondriella membranen in i mitokondriella matrisen. Pyruvat oxideras ytterligare i Krebs-cykeln och producerar ytterligare två molekyler av ATP, såväl som NADH och FADH
2 molekyler. Elektroner från NADH och FADH2 överförs till det tredje steget av cellandning, den elektron transport kedja.
Proteinkomplex i kedjan
Det finns fyra proteinkomplex som ingår i elektrontransportkedjan som fungerar för att skicka elektroner ner i kedjan. Ett femte proteinkomplex tjänar till att transportera vätejoner tillbaka in i matrisen. Dessa komplex är inbäddade i det inre mitokondriella membranet.
Illustration av elektrontransportkedja med oxidativ fosforylering.
extender01 / iStock / Getty Images Plus
Komplex I NADH överför två elektroner till komplex I vilket resulterar i fyra H
+
joner som pumpas över det inre membranet. NADH oxideras till NAD+
, som återvinns tillbaka till Krebs-cykeln. Elektroner överförs från komplex I till en bärarmolekyl ubiquinone (Q), som reduceras till ubiquinol (QH2). Ubiquinol transporterar elektronerna till komplex III.
Complex II
FADH2 överför elektroner till komplex II och elektronerna förs vidare till ubikinon (Q). Q reduceras till ubiquinol (QH2), som transporterar elektronerna till komplex III. Nej H
+
joner transporteras till intermembranutrymmet i denna process.
Complex III
Passagen av elektroner till komplex III driver transporten av ytterligare fyra H
+ joner över inre membran. QH2 oxideras och elektroner förs vidare till ett annat elektronbärarprotein cytokrom C.
Komplex IV
Cytokrom C skickar elektroner till det slutliga proteinkomplexet i kedjan, komplex IV. Två H
+
joner pumpas över det inre membranet. Elektronerna förs sedan från komplex IV till ett syre (O
2) molekyl, får molekylen att splittras. De resulterande syreatomerna tar snabbt tag i H
+
joner för att bilda två molekyler vatten.
ATP Synthase
ATP-syntas flyttar H
+ joner som pumpades ut av matrisen genom elektrontransportkedjan tillbaka in i matrisen. Energin från inflödet av protoner in i matrisen används för att generera ATP genom fosforylering (tillsats av ett fosfat) av ADP. Rörelsen av joner över det selektivt permeabla mitokondriella membranet och nedför deras elektrokemiska gradient kallas kemiosmos.
NADH genererar mer ATP än FADH
2. För varje NADH-molekyl som oxideras, 10 H
+
joner pumpas in i intermembranutrymmet. Detta ger ungefär tre ATP-molekyler. Eftersom FADH2 kommer in i kedjan i ett senare skede (komplex II), endast sex H
+
-joner överförs till intermembranutrymmet. Detta står för ungefär två ATP-molekyler. Totalt genereras 32 ATP-molekyler vid elektrontransport och oxidativ fosforylering.
Källor
”Elektrontransport i cellens energicykel.” Hyperfysik, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/etrans.html.
Lodish, Harvey, et al. ”Elektrontransport och oxidativ fosforylering.” Molekylär cellbiologi. 4:e upplagan., US National Library of Medicine, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21528/.
Topografiska kartor är ett viktigt verktyg eftersom de kan representera det tredimensionella landskapet i två dimensioner. En person som kan läsa en topokarta kan ta reda på läget ...
Jorden har tre lager, skorpan, manteln och kärnan. Jordskorpan är som skalet på ett ägg; det är det tunnaste av jordens lager. Skorpan är uppdelad i flera delar, kända som kontinen...
Observera planeten Jupiter med ett teleskop så ser du att den verkar tillplattad. Det är inte en optisk illusion eftersom planeten verkligen är sammanpressad så att den inte är per...
Att flytta är alltid något av en utmaning – och livets andra krav och måsten upphör ju dessvärre inte i samma veva som flytten ska roddas med. Hela ens liv ska organiseras om och s...
Vetenskaplig mediekompetens är en innehållsspecifik form av mediekunskap. Den kompletterar den naturvetenskapliga kunskapen som utgör kärnan i den obligatoriska naturvetenskaplig...
I en traditionell klassrumsmiljö ansikte mot ansikte har lärare förmågan att interagera med eleverna, flexibelt stickprovskontrollera förståelsen och presentera läromedel på ett en...
