Електронски транспортни ланац и производња енергије

У ћелијској биологији ланац транспорта електрона је један од корака у вашим ћелијама који производе енергију из хране коју једете.

То је трећи корак аеробика ћелијско дисање. Ћелијско дисање је термин за то како ћелије вашег тела производе енергију од хране. Ланац транспорта електрона је место где се ствара већина енергетских ћелија. Овај "ланац" је заправо низ протеин комплекси и молекули носача електрона унутар унутрашње мембране ћелије митохондрије, такође позната као електрана ћелије.

Кисеоник је потребан за аеробно дисање јер ланац престаје донирањем електрона кисеонику.

Кључни одвоји: транспортни ланац електрона

Како се електрони крећу дуж ланца, кретање или замах користе се за стварање аденозин трифосфат (АТП). АТП је главни извор енергије за многе ћелијске процесе, укључујући мишића контракције и ћелијске деобе.

Енергија се ослобађа током ћелијског метаболизма када је АТП хидролизован. То се догађа када се електрони преносе дуж ланца од протеинског комплекса до протеинског комплекса док се не донирају води која формира кисеоник. АТП се хемијски разграђује на аденозин дифосфат (АДП) реакцијом са водом. АДП се заузврат користи за синтезу АТП-а.

Детаљније, док се електрони прослеђују у ланцу од протеинског комплекса до протеинског комплекса, енергија је ослобођени и јони водоника (Х +) се издувавају из митохондријске матрице (одељак унутар унутрашње мембрана) и у интермембрански простор (одељак између унутрашње и спољне мембране). Све ове активности стварају и хемијски градијент (разлика у концентрацији раствора) и електрични градијент (разлика у наелектрисању) по унутрашњој мембрани. Што се више Х + јона упумпава у међумембрански простор, то ће се повећати већа концентрација атома водоника горе и проток натраг у матрицу истовремено покрећући производњу АТП протеинског комплекса АТП синтаза.

АТП синтаза користи енергију која настаје кретањем Х + јона у матрицу за конверзију АДП у АТП. Овај процес оксидационих молекула за стварање енергије за производњу АТП назива се оксидативни фосфорилација.

Први корак ћелијског дисања је гликолиза. Гликолиза се јавља у цитоплазма и укључује цепање једног молекула глукозе у два молекула хемијског једињења пирувата. Све у свему настају два молекула АТП-а и два молекула НАДХ (висока енергија, молекул који носи електроне).

Други корак, назван циклус лимунске киселине или Кребсов циклус, је када се пируват транспортује преко спољне и унутрашње мембране митохондрија у митохондријски матрикс. Пируват се даље оксидује у Кребсовом циклусу стварајући још два молекула АТП-а, као и НАДХ и ФАДХ ₂ молекули. Електрони из НАДХ и ФАДХ₂ преносе се у трећи корак ћелијског дисања, ланца преноса електрона.

Постоје четири протеински комплекси који су део ланца преноса електрона који функционише да прође електроне низ ланац. Пети протеински комплекс служи за превоз водоника јони назад у матрицу. Ови комплекси су уграђени у унутрашњу мембрану митохондрија.

НАДХ преноси два електрона у комплекс И, што резултира у четири Х⁺ јони који се пумпају по унутрашњој мембрани. НАДХ се оксидује у НАД⁺, која се рециклира натраг у Кребсов циклус. Електрони се преносе из комплекса И у молекул носача убикинон (К), који се редукује до убиквинол (КХ2). Убикинол носи електроне у комплекс ИИИ.

ФАДХ₂ преноси електроне у комплекс ИИ и електрони се прослеђују убикинону (К). К се редукује до убикинол (КХ2), који носи електроне у комплекс ИИИ. Не Х⁺ јони се транспортују у интермембрански простор у овом процесу.

Пролаз електрона у комплекс ИИИ покреће транспорт још четири Х⁺ јони преко унутрашње мембране. КХ2 се оксидује и електрони се преносе у други носач протеина цитохром Ц.

Цитохром Ц прелази електроне у коначни протеински комплекс у ланцу, комплекс ИВ. Тво Х⁺ јони се пумпају по унутрашњој мембрани. Електрони се затим преносе из комплекса ИВ у кисеоник (О)₂) молекул, изазивајући цепање молекула. Добијени атоми кисеоника брзо хватају Х⁺ јони који стварају два молекула воде.

АТП синтаза помера Х⁺ јони који су електронским транспортним ланцем издужени из матрице натраг у матрицу. Енергија од прилива протони у матрицу се користи за генерисање АТП-а фосфорилацијом (додавањем фосфата) АДП. Кретање јона преко селективно пропусне митохондријске мембране и низ њихов електрохемијски градијент назива се хемиозмоза.

НАДХ генерише више АТП-а него ФАДХ₂. За сваки НАДХ молекул који се оксидује, 10 Х⁺ јони се пумпају у интермембрански простор. Ово даје око три молекула АТП-а. Јер ФАДХ₂ улази у ланац у каснијој фази (комплекс ИИ), само шест Х⁺ јони се преносе у интермембрански простор. На ово отпада око два АТП молекула. Укупно 32 молекула АТП се стварају у транспорту електрона и оксидативној фосфорилацији.

• "Транспорт електрона у енергетском циклусу ћелије." ХиперПхисицс, хиперпхисицс.пхи-астр.гсу.еду/хбасе/Биологи/етранс.хтмл.
• Лодисх, Харвеи и др. "Транспорт електрона и оксидативна фосфорилација." Молекуларна ћелијска биологија. 4тх Едитион., Америчка национална медицинска библиотека, 2000, ввв.нцби.нлм.них.гов/боокс/НБК21528/.