Elektronentransportkette in Mitochondrien? 7 Fakten

Die Elektronentransportkette (ETC) ist ein mehrstufiger Redoxreaktionsprozess, der innerhalb der spezifischen Zellorganellen abläuft. Lassen Sie uns die Elektronentransportkette unten im Detail diskutieren.

Die Elektronentransportkette findet in Mitochondrien in Eukaryoten statt. Es handelt sich dabei um eine hintereinander geschaltete Wirkung von vier Proteinkomplexen zur Kopplung der Redoxreaktionen. Hier wird ein chemischer Gradient erzeugt, indem Elektronen von Elektronenträgern verwendet werden.

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Schematische Darstellung der Elektronentransportkette Bild aus Wikipedia

Der Abbau organischer Moleküle setzt Elektronen frei, die dann in die Kette eintreten und durch das Licht angeregt werden. Dadurch wird Energie erzeugt.

Proteine, die an der Elektronentransportkette in Mitochondrien beteiligt sind

Die Elektronentransportkette beinhaltet die Verwendung einer Reihe von Multiproteinkomplexen. Lassen Sie uns mehr über die an diesem Prozess beteiligten Proteine ​​diskutieren.

Die an der Elektronentransportkette in Mitochondrien beteiligten Proteine ​​sind:

  • Komplex I: Er wird auch Ubichinon-Oxidoreduktase genannt. Es besteht im Allgemeinen aus FMN (Flavinmononukleotid), acht Eisen-Schwefel-Clustern (Fe-S) und DADH-Dehydrogenase. Es trägt vier Wasserstoffionen zum ETC-Prozess bei, die von der Matrix in den Zwischenmembranraum der Mitochondrien bewegt werden.

      (NADH + H+) + CoQ + 4H+ (Matrix) -> NAD+ + CoQH2 + 4H+

  • Komplex II: Er wird auch Succinat-Dehydrogenase genannt. Es fungiert als sekundärer Eintrittspunkt in ETC, indem es Elektronen aus Succinat aufnimmt. Es ist nicht an der Translokation von Protonen beteiligt und daher werden auf diesem Weg weniger ATP-Moleküle freigesetzt.

      Succinat + FAD -> Fumarat + 2H+ + FADH2

       FADH2 + CoQ -> FAD + CoQH2

  • Coenzym Q: Es besteht aus Chinon und einem hydrophoben Schwanz. Es ist auch als Ubichinon (CoQ) bekannt. Coenzym Q ist ein Elektronenträger und hilft auch bei der Übertragung von Elektronen auf den nächsten Komplex in der Reihe.
  • Komplex III: Dieser Komplex besteht aus Cytochrom b, Rieske-Untereinheiten und Cytochrom c-Untereinheiten und wird auch als Cytochrom-c-Reduktase bezeichnet. Es ist am Elektronentransfer beteiligt und kann nur einzelne Elektronen gleichzeitig aufnehmen. Es trägt zur Erzeugung des Elektronengradienten bei, indem es am Ende des vollständigen Q-Zyklus vier Protonen in den Zwischenmembranraum einbringt.
  • Komplex IV: Es ist auch als Cytochrom-c-Oxidase bekannt, die Cytochrom-c oxidiert und dann die Elektronen auf Sauerstoff überträgt. Es ist der letzte Elektronenträger im Prozess der Elektronentransportkette. Es trägt auch zum Protonengradienten bei, indem es vier Protonen in den Zwischenmembranraum freisetzt.

     2 Cytochrom c + ½ O2 + 4H+ -> 2 Cytochrom c + 1 H2O + 2H+

  • Komplex V: Er ist auch als ATP-Synthase bekannt. Es funktioniert bei der Synthese von ATP unter Verwendung des Protonengradienten, der sich in ETC über die innere Membran der Mitochondrien aufbaut.

Die f0- und f1-Untereinheiten der ATP-Synthase unterliegen bestimmten Konformationsänderungen, die die ATP-Synthese regulieren. Mit jeweils vier H+-Ionen wird ein Molekül ATP produziert. Diese Wirkung der ATP-Synthase kann auch umgekehrt werden, wobei ATP verbraucht wird, um einen Protonengradienten zu erzeugen. Diese umgekehrte Wirkung wurde bei bestimmten Bakterien beobachtet.

Wo findet die Elektronentransportkette in Mitochondrien statt?

Mitochondrien sind die zentralen Organellen wo alle energieerzeugenden Prozesse durchgeführt werden. Lassen Sie uns im Detail sehen, wo die Elektronentransportkette liegt kommt in Mitochondrien vor.

Oxidative Phosphorylierung und Elektronentransportkette finden in der inneren Mitochondrienmembran statt. Eine Reihe von Proteinkomplexen, die in die Mitochondrienmembran eingebettet sind, erleichtert den Prozess der Elektronentransportkette.  

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Eukaryotische Mitochondrien Bild von Wikipedia

Die innere Membran der Mitochondrien enthält Falten, die Cristae genannt werden, die dabei helfen, die Kapazität der Mitochondrien für die Synthese von ATP-Molekülen zu erhöhen. Die Falten ermöglichen das Packen einer größeren Menge an ATP-Synthase und anderen ETC-Enzymen in die Mitochondrien.

Wie läuft die Elektronentransportkette in Mitochondrien ab?

Der Prozess der Elektronentransportkette wird aktiv reguliert und streng überwacht. Lassen Sie uns diskutieren, wie der Prozess in den Mitochondrien abläuft.

Die Elektronentransportkette in Mitochondrien umfasst die kollaborative Wirkung von vier Komplexen, die bei der Kopplung von Redoxreaktionen zusammenarbeiten und einen elektrochemischen Gradienten erzeugen, der letztendlich zur Synthese von ATP führt.

Der gesamte Prozess wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet, die zwei Prozesse der Elektronentransportkette und Chemiosmose umfasst. Es kommt vor in Mitochondrien und in Chloroplasten als Teil der Zellatmung und Photosynthese.

Was sind die Schritte der Elektronentransportkette in Mitochondrien?

Die Elektronentransportkette erfolgt in einer Reihe von Schritten, die in den Mitochondrien stark reguliert sind. Lassen Sie uns über diese Schritte im Detail sprechen.

Nachfolgend sind die Schritte aufgeführt, die in der Elektronentransportkette in Mitochondrien enthalten sind:

Schritt 1: Komplex I oder NADH-Dehydrogenase kommt in Kontakt mit dem NADH-Molekül und erhält zwei Elektronen davon, nachdem es zu NAD+ oxidiert wurde. Aus Komplex I werden zwei Wasserstoffatome pro NADH-Molekül gewonnen, die in den Intermembranraum transportiert werden.

Schritt 2: Komplex II oxidiert FADH2 zu FAD und erhält zwei Elektronen.

Schritt 3: Die von Komplex I und Komplex II empfangenen Elektronen werden auf Ubichinon übertragen, das ein Elektronenträger ist.

Schritt 4: Ubichinon transportiert die Elektronen zu Komplex III, der wiederum einen Wasserstoff pro Elektron aus der Matrix pumpt.

Schritt 5: Elektronen werden zum Cytochrom-c-Protein bewegt, das die Elektronen zum Komplex IV trägt.

Schritt 6: Komplex IV ist ein Elektronenakzeptor, der Sauerstoff trägt. Dieser Komplex benötigt für seine Funktion vier Elektronen. Es erzeugt zwei Wassermoleküle und pumpt den Rest der Protonen in den Zwischenmembranraum.

Schritt 7: Dieser Schritt ist der letzte Schritt des Prozesses, der die Bildung von ATP mit Hilfe der ATP-Synthase beinhaltet, und der Prozess wird als Chemiosmose bezeichnet.

Der letzte Schritt dieses aeroben Zellatmungsprozesses ist die Produktion von ATP-Molekülen, die in den Mitochondrien stattfindet. Hochenergetische Elektronen werden von NAD+ und FAD gesammelt, was bei der Umwandlung von ADP in ATP hilft.

Funktionen der Elektronentransportkette in Mitochondrien

Die Elektronentransportkette ist ein wichtiger Prozess in Mitochondrien. Lassen Sie uns seine Bedeutung in den Mitochondrien im Detail besprechen.

Funktionen der Elektronentransportkette in Mitochondrien sind unten aufgeführt:

  • Innerhalb der Mitochondrien erzeugt ETC einen elektrochemischen Transmembrangradienten für Protonen.
  • Es ist aktiv an der Produktion von Adenosintriphosphatmolekülen in Mitochondrien beteiligt.
  • Die Elektronentransportkette ist der Teil der oxidativen Phosphorylierung in der eukaryotischen Mitochondrienmembran.  
  • Energieerhaltung in Form eines chemiosmotischen Gradienten ist der grundlegende Zweck der Elektronentransportkette.

Wie viel ATP wird in der Elektronentransportkette produziert?

Der Prozess von ETP führt am Ende zu ATP. Sehen wir uns die Menge an ATP an, die in diesem Prozess produziert wird.

Innerhalb der inneren Membran der Mitochondrien liefert die Elektronentransportkette nach neuesten Studien im letzten Schritt etwa 30-32 ATP-Moleküle.

Am Ende dieses Prozesses fallen die Elektronen von den NADH- und FADH2-Molekülen ab, was wiederum zu mehr ATP-Erzeugung führt. Sauerstoff wird direkt im Prozess verwendet und am Ende in Wasser umgewandelt.

Zusammenfassung

Abschließend können wir sagen, dass die Elektronentransportkette in der inneren Membran der Mitochondrien stattfindet und entscheidend für die Erzeugung des Protonengradienten und damit der Energie in Form von ATP-Molekülen ist.

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