Chemiosmosas. Aerobinio kvėpavimo rezultatas

https://en.wikipedia.org/wiki/Chemiosmosis

ATP sintezė, naudojantis elektronų pernašos grandine, vadinama chemiosmosu.

Trumpai priminsiu. Dalelės pasyviai juda pro membranas iš ten, kur koncentracija yra didesnė, į ten, kur koncentracija yra mažesnė. Šis judėjimas suteikia energijos. Judėjimas prieš šį koncentracijų gradientą (priešinga kryptimi) reikalauja energijos. Tokiam molekulių ar jonų judėjimui (aktyvusis transportas) energijos suteikia ATP.

Chemiosmoso metu energija, kuri gaunama kai dalelės juda pagal koncentracijos gradientą, yra panaudojama sintetinant ATP. Šiuo atveju judančios dalelės yra protonai. Chemiosmosas yra atsakingas už didžiąją dalį ląstelinio kvėpavimo metu pagaminamos ATP.

Chemiosmoso žingsniai:

1. Kai elektronai iš NADH (ar chlorofilo) keliauja elektronų pernašos grandine, kai kurie nešikliai perkelia protonus pro membraną (aktyvus transportas). Tokios nešiklių molekulės vadinamos protonų pompomis. 
2. Fosfolipidinės membranos yra nepralaidžios protonams, todėl vienpusis jų judėjimas sukuria protonų gradientą (koncentracijų skirtumą skirtingose membranų pusėse). Be protonų gradiento susidaro ir elektros iškrovos gradientas. H+ perteklius vienoje membranos pusėje suteikia tai pusei teigiamą krūvį (palyginus su kita membranos puse). Susidaręs elektrocheminis gradientas turi potencialios energijos, vadinamos protonovaros jėga. 
3. Pro membraną protonai, iš tos pusės, kur jų yra daugiau, gali judėti tik per specialius baltyminius kanalus, kuriuose yra fermentas ATP sintazė. Kai vyksta judėjimas, atpalaiduotą energiją fermentas panaudoja ATP sintezei iš ADP ir Pi.

Paveiksle galite matyti kaip eukariotų elektronų pernašos sistema vykdo chemiosmoso mechanizmą. Chemiosmosą ATP gamybai naudoja ir prokariotinės ląstelės.

1 Energijos turintys elektronai iš NADH keliauja elektronų pernašos grandine. Vidinėje mitochondrijos membranoje yra 3 elektronų transporto nešiklių kompleksai, kurių vienas Q (kofermentas Q) yra tarp pirmojo ir antrojo komplekso, o cyt c tarp antrojo ir trečiojo kompleksų.

2 Trys sistemos komponentai pumpuoja protonus – pirmasis ir trečiasis kompleksas bei Q. Grandinės pabaigoje elektronai susijungia su protonais ir deguonies molekule. Matrikse jie suformuoja vandens molekulę (H2O). O2 yra galutinis elektronų akceptorius.

3 Eukariotinėse ląstelėse elektronų transporto nešikliai ir ATP sintazė yra vidinėje mitochondrijų membranoje, o prokariotinėse ląstelėse šie komponentai yra plazminėje membranoje. Elektronų pernašos sistema dalyvauja ir fotofosforilinimo metu. Šiuo atveju ji yra cianobakterijų (bakterijos, atliekančios fotosintezę) ir chloroplastų tilakoidų membranose.

Taigi, baigėme apžvelgti aerobinį ląstelinį kvėpavimą. Šio proceso santrauka:

Elektronų pernašos sistema atstato NAD+ ir FAD, kurie gali būti iš naujo panaudoti glikolizės ir Krebso ciklo metu. Elektronų pernašos grandinėje iš vienos gliukozės molekulės sugeneruojamos 34 ATP: trys ATP molekulės kiekvienai dešimčiai NADH (iš viso 30) ir dvi ATP kiekvienam iš FADH2 (jų yra 2, tai iš viso 4). Prokariotinės ląstelės aerobinio ląstelinio kvėpavimo metu iš viso pagamina 38 ATP molekules, nes dar po dvi susidaro Krebso ciklo ir glikolizės metu.

Eukariotinių ląstelių aerobinio ląstelinio kvėpavimo rezultatas – 36 ATP molekulės. ATP susidaro mažiau, kadangi elektronai turi būti perkelti iš citoplazmos (kur vyksta glikolizė) į mitochondrijų membranas, kuriose yra elektronų pernašos grandinė. Šiam procesui reikalinga energija.

https://www.studyblue.com/notes/note/n/exam-3/deck/10318315

Prokariotinių ląstelių aerobinį ląstelinį kvėpavimą galime užrašyti formule:

C6H12O6 (gliukozė) + 6 O2 + 38 ADP + 38 Pi -> 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį ir ketvirtadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:

• Gerard J. Tortora, Berdell R.Funke, Christine L. Case. "Microbiology. An Indtroduction". 11th edition. p 128-130