Articles

7.4 b: Chemiosmosis och oxidativ fosforylering


nyckeltermer

  • ATP-syntas: ett viktigt enzym som ger energi för cellen att använda genom syntesen av adenosintrifosfat (ATP).
  • oxidativ fosforylering: en metabolisk väg som använder energi som frigörs genom oxidation av näringsämnen för att producera adenosintrifosfat (ATP).
  • chemiosmosis: rörelsen av joner över ett selektivt permeabelt membran, ner deras elektrokemiska gradient.,

under chemiosmosis donerar elektronbärare som NADH och FADH elektroner till elektrontransportkedjan. Elektronerna orsakar konformationsförändringar i proteins former för att pumpa H + över ett selektivt permeabelt cellmembran. Den ojämna fördelningen av H + – joner över membranet etablerar både koncentrations-och elektriska gradienter (sålunda en elektrokemisk gradient) på grund av vätejonernas positiva laddning och deras aggregering på ena sidan av membranet.,

figur \(\Pageindex{1}\): Chemiosmosis: i oxidativ fosforylering används vätejongradienten som bildas av elektrontransportkedjan av ATP-syntas för att bilda ATP.

om membranet var öppet för diffusion av vätejoner, skulle jonerna tenderar att spontant diffundera tillbaka över i matrisen, som drivs av deras elektrokemiska gradient. Men många joner kan inte diffundera genom de icke-polära regionerna av fosfolipidmembran utan hjälp av jonkanaler., På samma sätt kan vätejoner i matrisutrymmet endast passera genom det inre mitokondriella membranet genom ett membranprotein som kallas ATP-syntas. Detta protein fungerar som en liten generator som vrids av vätejonens kraft som sprider sig genom den, ner deras elektrokemiska gradient. Vridningen av denna molekylära maskin utnyttjar den potentiella energin som lagras i vätejongradienten för att tillsätta ett fosfat till ADP och bilda ATP.

Chemiosmosis används för att generera 90 procent av ATP som gjorts under aerob glukoskatabolism., Produktionen av ATP med hjälp av kemiosmos i mitokondrier kallas oxidativ fosforylering. Det är också den metod som används i ljusreaktionerna av fotosyntes för att utnyttja solens energi i processen med fotofosforylering. Det övergripande resultatet av dessa reaktioner är produktionen av ATP från energin hos elektronerna borttagna från väteatomer. Dessa atomer var ursprungligen en del av en glukosmolekyl. Vid slutet av vägen används elektronerna för att minska en syremolekyl till syrejoner., De extra elektronerna på syret lockar vätejoner (protoner) från det omgivande mediet och vatten bildas.