Elektron Taşıma Zinciri ve Enerji Üretimi

Hücresel biyolojide, elektron taşıma zinciri hücrenizin işlemlerinde yediğiniz gıdalardan enerji üreten adımlardan biridir.

Aerobiklerin üçüncü adımı hücresel solunum. Hücresel solunum, vücudunuzun hücrelerinin tüketilen gıdalardan nasıl enerji ürettiği anlamına gelir. Elektron taşıma zinciri, çalışması gereken enerji hücrelerinin çoğunun üretildiği yerdir. Bu "zincir" aslında bir dizi protein hücre iç zarındaki kompleksler ve elektron taşıyıcı moleküller mitokondrihücrenin güç merkezi olarak da bilinir.

Zincir, elektronların oksijene bağışlanmasıyla sona erdiğinden, aerobik solunum için oksijen gereklidir.

Önemli Çıkarımlar: Elektron Taşıma Zinciri

Elektronlar bir zincir boyunca hareket ettikçe, hareket veya momentum, adenozin trifosfat (ATP). ATP, birçok hücresel işlem için ana enerji kaynağıdır. kas kasılma ve hücre bölünmesi.

ATP olduğunda hücre metabolizması sırasında enerji açığa çıkar hidrolize. Bu, elektronlar, oksijen oluşturan suya bağışlanana kadar zincir boyunca protein kompleksinden protein kompleksine geçirildiğinde olur. ATP, su ile reaksiyona girerek kimyasal olarak adenosin difosfata (ADP) ayrışır. ADP de ATP'yi sentezlemek için kullanılır.

Daha ayrıntılı olarak, elektronlar bir zincir boyunca protein kompleksinden protein kompleksine geçtikçe, enerji serbest bırakılan ve hidrojen iyonları (H +) mitokondriyal matristen (iç kısımdaki bölme) pompalanır zar) ve intermembran boşluğuna (iç ve dış membranlar arasındaki bölme). Tüm bu aktivite, iç zar boyunca hem kimyasal bir gradyan (çözelti konsantrasyonu farkı) hem de elektrikli bir gradyan (yük farkı) yaratır. Membranlar arası boşluğa daha fazla H + iyonu pompalandıkça, daha yüksek hidrojen atomu konsantrasyonu oluşur protein kompleksi ATP tarafından ATP üretimine güç vererek eş zamanlı olarak matrise geri akar sentaz.

ATP sentaz, ADP'nin ATP'ye dönüştürülmesi için H + iyonlarının matriste hareketinden üretilen enerjiyi kullanır. ATP üretimi için enerji üretmek amacıyla moleküllerin oksitlenmesi işlemine oksidatif denir fosforilasyon.

Hücresel solunumun ilk adımı glikoliz. Glikoliz sitoplazma ve bir glikoz molekülünün kimyasal bileşik piruvatın iki molekülüne bölünmesini içerir. Toplamda iki ATP molekülü ve iki NADH molekülü (yüksek enerji, elektron taşıyan molekül) üretilir.

İkinci adım, sitrik asit döngüsü veya Krebs çevrimi, piruvatın dış ve iç mitokondriyal zarlardan mitokondriyal matrikse taşındığı zamandır. Piruvat, Krebs döngüsünde ayrıca iki ATP molekülü ve NADH ve FADH üreterek oksitlenir. ₂ moleküller. Elektronlar Gönderen NADH and FADH₂ Hücresel solunumun üçüncü aşamasına, elektron taşıma zincirine aktarılır.

Dört tane var protein kompleksleri elektron taşıma zincirinin bir parçası olan ve elektronları zincirden geçirme işlevi görür. Beşinci bir protein kompleksi hidrojenin taşınmasına hizmet eder iyonlar geri matrise. Bu kompleksler iç mitokondriyal zar içine gömülüdür.

NADH iki elektronu Kompleks I'e aktarır ve sonuçta dört H⁺ iyonlar iç zar boyunca pompalanır. NADH, NAD'a oksitlenir⁺geri dönüştürülmüş Krebs döngüsü. Elektronlar, Kompleks I'den ubikinole (QH2) indirgenmiş bir taşıyıcı molekül ubikinona (Q) aktarılır. Ubiquinol, elektronları Kompleks III'e taşır.

FADH₂ elektronları Kompleks II'ye aktarır ve elektronlar ubikinona (Q) iletilir. Q, elektronları Kompleks III'e taşıyan ubikinole (QH2) indirgenir. H yok⁺ Bu işlemde iyonlar zarlar arası boşluğa taşınır.

Elektronların Kompleks III'e geçişi, dört H daha⁺ iç zar boyunca iyonlar. QH2 oksitlenir ve elektronlar başka bir elektron taşıyıcı protein sitokrom C'ye geçirilir.

Sitokrom C, elektronları zincirdeki son protein kompleksine, Kompleks IV'e geçirir. İki H⁺ iyonlar iç zar boyunca pompalanır. Elektronlar daha sonra Kompleks IV'ten bir oksijene (O₂molekülü, molekülün bölünmesine neden olur. Ortaya çıkan oksijen atomları hızla H'yi yakalar⁺ iyonları iki su molekülü oluştururlar.

ATP sentaz H hareketleri⁺ elektron taşıma zinciri tarafından matristen dışarı geri pompalanan iyonlar. Akışından gelen enerji protonlar matris içine ADP'nin fosforilasyonu (bir fosfat ilavesi) ile ATP üretmek için kullanılır. İyonların seçici olarak geçirgen mitokondriyal membran boyunca ve elektrokimyasal gradyanlarından aşağı hareketine kemiyozmoz denir.

NADH, FADH'den daha fazla ATP üretir₂. Oksitlenmiş her NADH molekülü için, 10 H⁺ iyonlar zarlar arası boşluğa pompalanır. Bu yaklaşık üç ATP molekülü verir. Çünkü FADH₂ daha sonraki bir aşamada zincire girer (Kompleks II), sadece altı H⁺ iyonlar zarlar arası boşluğa aktarılır. Bu yaklaşık iki ATP molekülünü oluşturur. Elektron taşınmasında ve oksidatif fosforilasyonda toplam 32 ATP molekülü üretilir.

• "Hücrenin Enerji Döngüsünde Elektron Taşınması." HyperPhysics, hiperfizik.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/etrans.html.
• Lodish, Harvey ve ark. "Elektron Taşınması ve Oksidatif Fosforilasyon." Moleküler Hücre Biyolojisi. 4. Baskı., ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21528/.