19.9
سلسلة نقل الإلكترون أو الفسفرة التأكسدية هي عملية طاردة للحرارة تقترن فيها الطاقة الحرة المنبعثة أثناء تفاعلات نقل الإلكترون بتخليق الأدينوسين الثلاثي…
سلسلة نقل الإلكترون أو ETC هي المرحلة الأخيرة من التنفس الخلوي ، حيث يبدأ NADH و FADH2 سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال.
في المركب الأول ، يتبرع NADH بإلكترونين عبر مستقبلات مختلفة للإلكترون ، مما يقلل من Q إلى QH2.
في المركب الثاني ، ينقل FADH2 الإلكترونات عبر Fe-S إلى جزيء Q ، مكونا QH2 آخر.
ثمينتشر QH2 المتولد في هذه التفاعلات إلى المركب III وينقل الإلكترونات إلى السيتوكروم c عبر سلسلة من التفاعلات تسمى دورة Q.
ينتقل السيتوكروم c المخفض إلى المركب الرابع ، حيث بعد سلسلة من عمليات نقل الإلكترون ، يقبل الأكسجين الإلكترونات ويتحد مع البروتونات لإنتاج الماء.
عندما تمر الإلكترونات عبر المجمعات الأول والثالث والرابع ، يتم استخدام الطاقة المنبعثة لضخ البروتونات في الفضاء بين الغشاء.
يمكن للبروتونات التي يتم ضخها بعد ذلك أن تتدفق إلى أسفل تدرج تركيزها وتنشط سينسيز V أو ATP المركب لإنتاج ATP من ADP والفوسفات غير العضوي.
بشكل عام ، ينتج ETC 32 جزيء ATP من جزيء واحد من الجلوكوز ، مما يجعله المرحلة الرئيسية المساهمة في الطاقة في التنفس الخلوي.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What happens to electrons as they move through the electron transport chain?
Electrons from NADH and FADH2 pass through a series of protein complexes, losing energy at each step. At complex I, NADH donates electrons that reduce ubiquinone to QH2. These electrons continue through electron transport chain complex III and IV, where oxygen finally accepts them and combines with protons to produce water.
Q2: How does the electron transport chain generate ATP?
As electrons move through complexes I, III, and IV, energy released pumps protons into the intermembrane space, creating a concentration gradient. Protons flow back through ATP synthase down this gradient, activating the enzyme to convert ADP and inorganic phosphate into ATP, producing approximately 32 ATP molecules per glucose molecule.
Q3: What role does ubiquinone play in the electron transport chain?
Ubiquinone, or Q, acts as a mobile electron carrier between complexes. At complex I, NADH reduces Q to QH2. At complex II, FADH2 also transfers electrons to Q. The QH2 then diffuses to complex III, where it participates in the Q cycle to transfer electrons to cytochrome c.
Q4: Why are electron transport chain inhibitors dangerous to cells?
Inhibitors like rotenone block electron transfer and cause reactive oxygen species accumulation, damaging mitochondrial DNA and cellular components. Carbon monoxide inhibits complex IV by competing for oxygen-binding sites, causing electron accumulation and superoxide radical generation. These effects disrupt ATP production and can lead to cell death.
Q5: How does rotenone interfere with complex I function?
Rotenone, a pesticide, blocks the Q-binding site at complex I, preventing electron transfer from the Fe-S cluster to ubiquinone. This inhibition halts the electron transport chain and increases reactive oxygen species production, which damages mitochondrial components and can ultimately cause cell death.
Q6: What is the Q cycle and where does it occur?
The Q cycle is a series of reactions at complex III where reduced cytochrome c receives electrons from QH2. This process involves electron transfer between cytochrome b and cytochrome c subunits. Antimycin A, an antibiotic, blocks this cycle by interfering with the ubiquinone binding site, halting electron transport.
Q7: How does oligomycin inhibit ATP production?
Oligomycin, an antibiotic, binds to and blocks the proton channel of ATP synthase, preventing protons from flowing through the enzyme. Without proton flow, the rotary motion needed for ATP synthesis cannot occur, stopping the conversion of ADP to ATP despite an active electron transport chain.