13 przekształcanie energii w mitochondriach i chloroplastach bmp

Streszczenie

•    Mitochondria, chloroplasty i liczne typy bakterii wytwarzają ATP dzięki działającemu w błonie mechanizmowi sprzężenia chemiosmotyczncgo.

•    W komórkach zwierzęcych większość ATP wytwarzają mitochondria wykorzystujące energię pochodzącą z utleniania cukrów i kwasćw tłuszczowych.

•    Mitochondria są otoczone dwoma koncentrycznymi błonami, z których ta położona głębiej — wewnętrzna — otacza mutriks mitochondrialną. Przestrzeń wypełniona matriks zawiera wiele enzymów, włącznie z enzymami cyklu kwasu cytrynowego. Podczas utleniania acetylo-CoA enzymy te wytwarzają dużą ilość NADH i FADI k

W wewnętrznej błonie mitochondrialnej elektrony

0    wysokiej energii dostarczane przez NADH

1    FADI 1 przechodzą wzdłuż łańcucha transportu elektronów (łańcucha oddechowego) i w końcu łączą się z tlenem cząsteczkowym (CM w reakcji korzystnej energetycznie.

Część energii uwolnionej podczas transportu elektronów wzdłuż łańcucha oddechow ego jest wykorzystywana do wypompowywania 11’ na zewnątrz matriks, wskutek czego powstaje transbłonowy elektrochemiczny gradient protonowy (H⁺).

Elektrochemiczny gradient protonowy powstały w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej jest z kolei wykorzystywany do tworzenia aTP, dzięki przepływowi H⁺ z powrotem do matriks przez syn-tazę ATP, enzym umiejscowiony wwewnętrznej błonie mitochondrialnej.

•    Elektrochemiczny gradient protonowy' napędza również aktywny transport metabolitów pomiędzy matriks mitochondriulm; a cytoplazmą.

•    W chloroplastach i w bakteriach fotosyntetyzują-cych elektrony o wysokiej energii są generowane podczas fotosyntezy, gdy światło słoneczne jest absorbowane przez chlorofil; energię tę przechwytują umiejscowione w tylakoidalnych błonach chloroplastów kompleksy' białkowe, nazwane fotosystemami.

•    Gradient protonowy utworzony w poprzek błony ty-lakoidu, podobnie jak w mitochondriadijest wykorzystywany' do tworzenia ATP przez umiejscowioną w błonie syntazę aTP.

•    ATP i NADPH wytworzone podczas fotosyntezy są w stromie chloroplastu używane do napędzania cyklu wiązania węgla, wskutek tego z CO_: powstaje węglowodan.

•    Ten węglowodan przechodzi do cytozolu komórki, gdzie jest metabolizowany', aby dostarczyć komórce rezerwy węgla organicznego, aTP (przez mitochondria) i siłę redukcyjną.

•    Mechanizmy sprzężenia chemiosmotycznego są powszechne, a ich rodowód jest bardzo stary'. Sądzimy', że zarówno mitochondria, jak i chloroplasty rozwinęły się z bakterii wchłoniętych w procesie cndocytozy przez prymitywne komórki eukariotyczne.

•    Bakterie żyjąpe w środowiskach podobnych, jak sądzimy, do istniejących wcześniej na Ziemi, do wytwarzania ATP również używają sprzężenia chemiosmotycznego.