V celični biologiji je elektronska transportna veriga je eden od korakov v procesih vaše celice, ki energijo pridobivajo iz hrane, ki jo jeste.
Je tretji korak aerobnega celično dihanje. Celično dihanje je izraz, kako celice vašega telesa proizvajajo energijo iz zaužite hrane. V elektronski transportni verigi se ustvari večina energijskih celic, ki delujejo. Ta "veriga" je pravzaprav vrsta beljakovine kompleksi in molekule nosilcev elektronov znotraj notranje membrane celice mitohondrije, znana tudi kot elektrarna v celici.
Kisik je potreben za aerobno dihanje, saj veriga preneha z dajanjem elektronov kisiku.
Ključni odvzemi: elektronska transportna veriga
- Elektronska transportna veriga je niz beljakovinskih kompleksov in molekul-nosilcev elektronov znotraj notranje membrane mitohondrije ki ustvarjajo ATP za energijo.
- Elektroni se prenašajo po verigi od beljakovinskega kompleksa do proteinskega kompleksa, dokler se ne dajo kisiku. Med prehodom elektronov se protoni črpajo iz mitohondrijska matrica čez notranjo membrano in v medemembranski prostor.
- Kopičenje protonov v medemembranskem prostoru ustvarja elektrokemični gradient, ki povzroči, da se protoni spuščajo po gradientu nazaj v matriko skozi ATP sintazo. Ta gibanje protonov zagotavlja energijo za proizvodnjo ATP.
- Tretja stopnja je transportna veriga elektronov aerobno celično dihanje. Glikoliza in Krebsov cikel sta prva dva koraka celičnega dihanja.
Kako nastane energija
Ko se elektroni gibljejo po verigi, se za ustvarjanje uporablja gibanje ali zagon adenozin trifosfat (ATP). ATP je glavni vir energije za številne celične procese, tudi mišice krčenje in delitev celic.
Ko je ATP, se energija sprosti med presnovo celic hidroliziran. To se zgodi, ko se elektroni prenašajo po verigi od beljakovinskega kompleksa do beljakovinskega kompleksa, dokler jih ne podarimo vodi, ki tvori kisik. ATP kemično razpade na adenozin difosfat (ADP) z reakcijo z vodo. ADP se uporablja za sintezo ATP.
Podrobneje, ko se elektroni prenašajo po verigi od beljakovinskega kompleksa do beljakovinskega kompleksa, je energija sproščeni in vodikovi ioni (H +) se izčrpajo iz mitohondrijske matrike (predel znotraj membrana) in v medemembranski prostor (predel med notranjo in zunanjo membrano). Vsa ta aktivnost ustvarja tako kemični gradient (razlika v koncentraciji raztopine) kot električni gradient (razlika v naboju) po notranji membrani. Kolikor več H + ionov se črpa v medmembranski prostor, večja koncentracija vodikovih atomov bo nastala gor in pretok nazaj v matriko, hkrati pa proizvaja proizvodnjo ATP z beljakovinskim kompleksom ATP sintaza.
ATP sintaza porabi energijo, ustvarjeno s premikom ionov H + v matrico, za pretvorbo ADP v ATP. Ta postopek oksidacije molekul za ustvarjanje energije za proizvodnjo ATP se imenuje oksidativni fosforilacija.
Prvi koraki celične respiracije
Prvi korak celičnega dihanja je glikoliza. Glikoliza se pojavi v citoplazma in vključuje cepitev ene molekule glukoze na dve molekuli kemične spojine piruvat. Skupno nastaneta dve molekuli ATP in dve molekuli NADH (visoka energija, molekula, ki prenaša elektrone).
Drugi korak, imenovan the cikel citronske kisline ali Krebsov cikel, kadar se piruvat prevaža po zunanji in notranji mitohondrijski membrani v mitohondrijski matriks. Piruvat se v Krebsovem ciklu nadalje oksidira, pri čemer nastaneta še dve molekuli ATP, pa tudi NADH in FADH 2 molekule. Elektroni iz NADH in FADH2 se prenesejo v tretji korak celičnega dihanja, elektronske transportne verige.
Proteinski kompleksi v verigi
Štirje so proteinski kompleksi ki so del transportne verige elektronov, ki deluje tako, da prenaša elektrone po verigi. Peti proteinski kompleks služi za prevoz vodika ioni nazaj v matrico. Ti kompleksi so vgrajeni v notranjo mitohondrijsko membrano.
Kompleks I
NADH prenese dva elektrona v kompleks I, kar ima za posledico štiri H+ ioni, ki se črpajo po notranji membrani. NADH oksidira do NAD+, ki se reciklira nazaj v Krebsov cikel. Elektroni se iz kompleksa I prenašajo v nosilno molekulo ubikinon (Q), ki se reducira v ubikinol (QH2). Ubikinol nosi elektrone v kompleks III.
Kompleks II
FADH2 prenaša elektrone v kompleks II in se elektroni prenašajo skupaj z ubikinonom (Q). Q se reducira na ubikinol (QH2), ki nosi elektrone v kompleks III. Ne H+ Pri tem se ioni prevažajo v medembranski prostor.
Kompleks III
Prehod elektronov v kompleks III vodi transport še štirih H+ ioni po notranji membrani. QH2 se oksidira in elektroni se prenesejo v drug citokrom C.
Kompleks IV
Citokrom C prenaša elektrone v končni proteinski kompleks v verigi, kompleks IV. Dva H+ ioni se črpajo po notranji membrani. Elektroni se nato prenašajo iz kompleksa IV v kisik (O2) molekula, zaradi česar se molekula cepi. Nastali kisikovi atomi hitro zgrabijo H+ ioni, da tvorijo dve molekuli vode.
ATP Synthase
ATP sintaza premakne H+ ioni, ki jih je elektronska transportna veriga vrnila iz matrike nazaj v matriko. Energija iz pritoka protoni v matriko se uporablja za ustvarjanje ATP s fosforilacijo (dodajanje fosfata) ADP. Gibanje ionov po selektivno prepustni mitohondrijski membrani in navzdol po njihovem elektrokemičnem gradientu se imenuje kemiosmoza.
NADH ustvari več ATP kot FADH2. Za vsako molekulo NADH, ki je oksidirana, 10 H+ ioni se črpajo v medembranski prostor. Tako dobimo približno tri molekule ATP. Ker FADH2 vstopi v verigo pozneje (kompleks II), le šest H+ ioni se prenesejo v medemembranski prostor. To ima približno dve molekuli ATP. Pri transportu elektronov in oksidativni fosforilaciji nastane 32 molekul ATP.
Viri
- "Transport elektronov v energijskem ciklu celice." Hiperfizika, hiperfizika.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/etrans.html.
- Lodish, Harvey in sod. "Elektronski transport in oksidativna fosforilacija." Molekularna celična biologija. 4. izdaja., Ameriška nacionalna medicinska knjižnica, 2000, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21528/.