Kontakta författare

ATP Synthase:

Översikt:

Oxidativ fosforylering (OP) är en ATP som producerar en del av cellulär andning. "Oxidativt" betyder att OP är en aerob process, vilket innebär att den endast inträffar i närvaro av syre (O 2 ).

Syfte:

Oxidativ fosforylering använder den protongradient som fastställts av elektrontransportkedjan i mitokondrier för att driva syntesen av adenosintrifosfat (ATP) från adenosid di fosfat (ADP) och fosfat (Pi). OP producerar mycket mer ATP än glykolys - cirka 28 molekyler. Denna ATP kan sedan hydroliseras med vatten för att frigöra fri energi. OP är huvudformen för ATP-produktion i aerobt respirerande organismer.

Där den äger rum:

Oxidativ fosforylering äger rum i mitokondrierna i eukaryota celler, speciellt i det inre membranet, matrisen och intermembranutrymmet. I prokaryota celler förekommer det i cytosolen.

Steg:

Oxidativ fosforylering är i huvudsak en förlängning av elektrontransportkedjan (ETC) i mitokondrierna, som inträffar i ett nytt proteinkomplex, komplex V. Om du vill granska elektrontransportkedjan innan du fortsätter den här artikeln, klicka på länken ovan.

En snabb genomgång av ETC: Detta är den "oxidations" delen av oxidativ fosforylering. Det involverar passage av elektroner genom fyra olika proteinkomplex i det inre mitokondriella membranet, som samtidigt pumpar protoner in i intermembranutrymmet mellan det inre och det yttre membranet. Detta skapar en protongradient, som sedan används för att driva ATP-syntes. Nu, vidare till de goda sakerna.

Kemiosmos: Den faktiska syntesen av ATP med användning av protongradienten utgör aspekten "Fosforylering" av oxidativ fosforylering. På grund av ETC är en hög koncentration av protoner utanför det inre membranet, vilket ger en positiv laddning, och en hög koncentration av elektroner är inuti det inre membranet, vilket ger en negativ laddning. Detta skapar en stor skillnad i elektriska laddningar, som kallas en protonmotivkraft . Denna kraft innebär bara att protonerna på utsidan dras till elektronerna på insidan, så mycket att de vill diffundera (flytta) genom det inre membranet. Motivkraften pumpar protoner tillbaka till mitokondrial matris genom det femte komplexet i det inre membranet, känt som ATP-syntas .

Tips : Innan du fortsätter är det viktigt att förstå skillnaden mellan exergoniska reaktioner och endergoniska reaktioner. Exergoniska kemiska reaktioner inträffar på egen hand utan behov av fri energi i cellen och släpper vanligtvis fri energi. Endergonic kemiska reaktioner kommer dock inte att inträffa utan tillsats av någon form av fri energi som driver reaktionen.

Syntesen av ATP från ADP och ett fosfat är endergonic, vilket innebär att ATP inte kommer att syntetiseras utan energi som driver reaktionen - typ av hur elektronik inte slås på om du inte ansluter dem. Det är här ATP-syntas kommer in. Som protoner flöde genom det inre membranet, ATP-syntas kopplar samman energin som frigörs från protonmotivkraften med reaktionen mellan ADP och fosfat, och pressar de två föreningarna samman för att skapa ATP. Denna reaktion skapar också en molekyl med vatten, men ATP är den verkliga utbetalningen.

Oxidativa fosforyleringssteg:

ATP-syntesreaktion:

Reaktionen som producerar ATP skrivs som;

ADP + P i + fri energi ------> ATP + H 2 O

Denna reaktion är fritt reversibel, vilket innebär att vatten kan hydrolysera eller bryta ned ATP till ADP, fosfat och energi i följande reaktion;

ATP + H 2 O ------> ADP + P i + fri energi

Eftersom vi har lärt oss att den första reaktionen kräver energi och därför är endergonic, frigör den omvända reaktionen energi och är därför exergonisk.

På grund av denna reversibilitet kan ADP skapa ATP och vice versa.

Vinst:

ATP: cirka 28 molekyler av ATP produceras, som kan hydrolyseras för att frigöra fri energi för användning i andra cellfunktioner, såsom glykolys. Lägg till dessa till de 2 ATP som produceras från glykolys och citronsyrecykeln för att få ungefär 32 ATP-molekyler. 32 är det maximala, men du kommer troligen att få cirka 30 mest av tiden.

Vatten: producerat vatten används för att hydrolysera ATP.

OP Stegvideo:

Villkor att veta:

  • ADP: en molekyl som består av ett 5-kol pentossocker, en adeninmolekyl och två fosfatgrupper som används för att syntetisera ATP och skapas som ett resultat av ATP-hydrolys.
  • ATP: en molekyl som består av ett 5-kol pentossocker, en adeninmolekyl och tre fosfatgrupper hydrolyserade för att producera energi. Observera att ATP består av en mer fosfatgrupp än ADP
  • Elektron: en baspartikel av en atom (subatomär) som består av en positiv elektrisk laddning
  • Inre membran: Mitokondrierna har två cellmembran, detta är membranet som omger matrisen men är omgivet av det yttre membranet.
  • Intermembran Space : den tjocka, viskösa vätskan mellan mitokondriernas inre och yttre membran; i grund och botten mitokondriens cytosol.
  • Mitokondrier: En energiproducerande organell inom eukaryota celler och ETC: s plats; innehåller två cellmembran.
  • Matris: den tjocka, viskösa vätskan som omges av mitokondriens inre membran; i grund och botten mitokondriens cytosol.
  • Yttre membran: Mitokondrierna har två cellmembran, detta är membranet som omger hela cellen.
  • Oxidation: förlusten av en elektron eller förstärkning av en proton / väteatom av en molekyl.
  • Proteinkomplex: En plats för elektrontransport inbäddad i det mitokondriella inre membranet
  • Proton: en basisk partikel av en atom (subatomär) som består av en positiv elektrisk laddning.
  • Proton Gradient: en energikälla som härrör från en högre koncentration av protoner i mellanmembranutrymmet i ett mitokondriellt inre membran som i mitokondriell matris (fler protoner utanför än i).
  • Redoxreaktion: en reaktion där en reaktant oxideras och en reduceras.
  • Reduktion: förstärkningen av en elektron eller förlust av en proton / väteatom av en molekyl.