Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

8.12: ATP-opbrengst
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
ATP Yield
 
TRANSCRIPT

8.12: ATP Yield

8.12: ATP-opbrengst

Cellular respiration produces 30-32 ATP molecules per glucose molecule. Although most of the ATP results from oxidative phosphorylation and the electron transport chain (ETC), 4 ATP are gained beforehand (2 from glycolysis and 2 from the citric acid cycle).

The ETC is embedded in the inner mitochondrial membrane and comprises four main protein complexes and an ATP synthase. NADH and FADH2 pass electrons to these complexes, which in turn pump protons into the intermembrane space. This distribution of protons generates a concentration gradient across the membrane. The gradient drives the production of ATP when protons flow back into the mitochondrial matrix via the ATP synthase.

For every 2 input electrons that NADH passes into complex I, complexes I and III each pump 4 protons and complex IV pumps 2 protons, totaling 10 protons. Complex II is not involved in the electron chain initiated by NADH. FADH2, however, passes 2 electrons to complex II, so a total of 6 protons are pumped per FADH2; 4 protons via complex III and 2 via complex IV.

Four protons are needed to synthesize 1 ATP. Since 10 protons are pumped for every NADH, 1 NADH yields 2.5 (10/4) ATP. Six protons are pumped for every FADH2, so 1 FADH2 yields 1.5 (6/4) ATP.

Cellular respiration produces a maximum of 10 NADH and 2 FADH2 per glucose molecule. Since a single NADH produces 2.5 ATP and a single FADH2 produces 1.5 ATP, it follows that 25 ATP + 3 ATP are produced by oxidative phosphorylation. Four ATP are produced before oxidative phosphorylation, which yields a maximum of 32 ATP per glucose molecule.

Importantly, glycolysis occurs in the cytosol and the ETC is located in the mitochondria (in eukaryotes). The mitochondrial membrane is not permeable to NADH, hence the electrons of the 2 NADH that are produced by glycolysis need to be shuttled into the mitochondria. Once inside the mitochondrion, the electrons may be passed to NAD+ or FAD. Given the different ATP yield depending on the electron carrier, the total yield of cellular respiration is 30 to 32 ATP per glucose molecule.

Cellulaire ademhaling produceert 30-32 ATP-moleculen per glucosemolecuul. Hoewel de meeste ATP het resultaat is van oxidatieve fosforylering en de elektronentransportketen (ETC), wordt er vooraf 4 ATP gewonnen (2 uit glycolyse en 2 uit de citroenzuurcyclus).

De ETC is ingebed in het binnenste mitochondriale membraan en omvat vier belangrijke eiwitcomplexen en een ATP-synthase. NADH en FADH2 geven elektronen door aan deze complexen, die op hun beurt protonen in de intermembrane ruimte pompen. Deze verdeling van protonen genereert een concentratiegradiënt over het membraan. De gradiënt drijft de productie van ATP aan wanneer protonen via de ATP-synthase terugvloeien in de mitochondriale matrix.

Voor elke 2 invoerelektronen die NADH overgaat in complex I, pompen complexen I en III elk 4 protonen en complex IV pompen 2 protonen, in totaal 10 protonen. Complex II is niet betrokken bij de elektronenketen geïnitieerd door NADH. FADH 2 geeft echter 2 elektronen door aan complex II, dus in totaal of 6 protonen worden gepompt per FADH 2 ; 4 protonen via complex III en 2 via complex IV.

Er zijn vier protonen nodig om 1 ATP te synthetiseren. Aangezien 10 protonen worden gepompt voor elke NADH, levert 1 NADH 2,5 (10/4) ATP op. Per FADH 2 worden zes protonen gepompt, dus 1 FADH 2 levert 1,5 (6/4) ATP op.

Cellulaire ademhaling produceert maximaal 10 NADH en 2 FADH 2 per glucosemolecuul. Aangezien een enkele NADH 2,5 ATP produceert en een enkele FADH 2 1,5 ATP produceert, volgt hieruit dat 25 ATP + 3 ATP worden geproduceerd door oxidatieve fosforylering. Er worden vier ATP geproduceerd vóór oxidatieve fosforylering, wat een maximum van 32 ATP per glucosemolecuul oplevert.

Belangrijk is dat glycolyse plaatsvindt in het cytosol en dat de ETC zich in de mitochondriën (in eukaryoten) bevindt. Het mitochondriale membraan is niet doorlaatbaar voor NADH, daarom moeten de elektronen van de 2 NADH die door glycolyse worden geproduceerd, naar de mitochondriën worden geleid. Eenmaal binnen het mitochondrion, deelektronen kunnen worden doorgegeven aan NAD + of FAD. Gezien de verschillende ATP-opbrengst afhankelijk van de elektronendrager, is de totale opbrengst van cellulaire ademhaling 30 tot 32 ATP per glucosemolecuul.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter