ZESTAW 12
1. Opisz dokładnie transport elektronów. Napisz rolę procesu chemiosmotycznego w
oddychaniu tlenowym.
Elektrony są transportowane z NADH do atomów tlenu przez łańcuch transportu elektronów.
NADH przenosi elektrony do dehydrogenazy NADH, dużego kompleksu białkowego
zawierającego FMN i dwa typy Fe-S (centra żelazowo- siarkowe) umieszczonych w białkach Fe-S.
FMN przyjmuje elektrony przechodząc w FMNH2 i przekazuje je dalej do centrum Fe-S, gdzie
atom żelaza odbiera i oddaje elektrony oscylując pomiędzy stanem Fe3+, a Fe2+. Z dehydrogenazy
NADH elektrony są przenoszone do ubichinonu (CoQ), przekształcają go w ubichinol (CoQH2) i
przechodzą dalej do kompleksu III cytochromów be1. Ten ostatni obejmuje cytochrom c i
cytochrom c1, a także białko Fe-S.
Każdy cytochrom zawiera grupę hemową z umieszczonym w centrum atomem żelaza, który w
trakcie przyjmowania elektronu przechodzi ze stanu Fe3+ do Fe2+. Po oddaniu elektronu do
następnego przenośnika atom żelaza powraca do stanu Fe3+. Kompleks cytochromów bc1 przenosi
elektrony do cytochromu c, który z kolei przekazuje je do oksydazy cytochromowej, kompleksu IV
zawierającego dwa cytochromy (cytochrom a i cytochrom a3), związane z dwoma atomami miedzi
(odpowiednio CuA i
CuB). Podczas
przenoszenia elektronów
atomy miedzi oscylują
między stanem Cu2+, a
Cu+. W końcu oksydaza
cytochromowa przenosi 4
elektrony do tlenu
cząsteczkowego z
utworzeniem dwóch
cząsteczek wody.
Uwolniona w wyniku tych
procesów energia i atomy
wodoru uczestniczą w
chemiosmozie.
Peter Mitchel przedstawił hipotezę chemiosmotyczną zakładającą, że transport elektronów i synteza
ATP są sprzężone przez gradient protonowy utworzony w poprzek wewnętrznej błony
mitochondrialnej. Według tej teorii przepływ elektronów przez łańcuch oddechwy powoduje
przepompowanie protonów z matriksowej strony na cytoplazmatyczną stronę wewnętrznej błony
mitochondrialnej. Stężenie H+ po cytoplazmatycznej stronie błony wzrasta i wytwarza się potencjał
elektryczny, przy czym cytoplazmatyczna strona ładuje się dodatnio. Mitchell proponował, że ta
siła protomotoryczna jest czynnikiem napędzającym syntezę ATP przez kompleks ATPazy.
Znaczenie łańcucha oddechowego polega na tym, że na poszczególnych jego etapach część
energii swobodnej zostaje zachowana pod postacią energii chemicznej w ATP (oksydacyjna
fosforylacja).
