1 Dicembre 2021
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Dove vengono prodotti i portatori di elettroni?

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  • Contribuito da Allison Soult
  • Docente anziano (Chimica) all’Università del Kentucky
  • Riassumi la catena di trasporto degli elettroni.
  • Riconosci che la catena di trasporto degli elettroni è il terzo e ultimo stadio della respirazione cellulare aerobica.
  • Identificare i prodotti del ciclo dell’acido citrico.

Cosa hanno in comune treni, camion, barche e aerei? Sono mezzi di trasporto. E tutti usano molta energia. Per fare ATP, l’energia deve essere “trasportata” – prima dal glucosio al NADH, e poi in qualche modo passata all’ATP. Come si fa questo? Con una catena di trasporto degli elettroni, il terzo stadio della respirazione aerobica. Questo terzo stadio usa l’energia per produrre energia.

La catena di trasporto degli elettroni: ATP per la vita nella corsia veloce

Alla fine del ciclo di Krebs, l’energia dei legami chimici del glucosio è immagazzinata in diverse molecole portatrici di energia: quattro ATP, ma anche due molecole di FADH(_2) e dieci di NADH. Il compito principale dell’ultimo stadio della respirazione cellulare, la catena di trasporto degli elettroniè quello di trasferire l’energia dai trasportatori di elettroni ad ancora più molecole di ATP, le “batterie” che alimentano il lavoro all’interno della cellula.

I percorsi per produrre ATP nella fase 3 della respirazione aerobica assomigliano molto alle catene di trasporto degli elettroni usate nella fotosintesi. In entrambe le catene di trasporto degli elettroni, le molecole di trasporto dell’energia sono disposte in sequenza all’interno di una membrana in modo che gli elettroni trasportino energia a cascata da uno all’altro, perdendo un po’ di energia ad ogni passo. Sia nella fotosintesi che nella respirazione aerobica, l’energia persa viene sfruttata per pompare ioni idrogeno in un compartimento, creando un gradiente elettrochimico o gradiente chemiosmotico attraverso la membrana che lo racchiude. E in entrambi i processi, l’energia immagazzinata nel gradiente chemiosmotico viene utilizzata con ATP sintasi per costruire ATP.

Per la respirazione aerobica, la catena di trasporto degli elettroni o “catena respiratoria” è incorporata nella membrana interna dei mitocondri (vedi figura sotto). Le molecole di FADH(_2) e NADH prodotte nella glicolisi e nel ciclo di Krebs, donano elettroni ad alta energia a molecole portatrici di energia all’interno della membrana. Quando passano da un vettore all’altro, l’energia che perdono viene usata per pompare ioni idrogeno nello spazio intermembrana mitocondriale, creando un gradiente elettrochimico. Gli ioni idrogeno scorrono “giù” il gradiente – dal compartimento esterno a quello interno – attraverso il canale ionico/enzima ATP sintasi, che trasferisce la loro energia in ATP. Si noti il paradosso che ci vuole energia per creare e mantenere un gradiente di concentrazione di ioni idrogeno che vengono poi utilizzati dall’ATP sintasi per creare energia immagazzinata (ATP). In termini generali, ci vuole energia per fare energia. Accoppiare la catena di trasporto degli elettroni alla sintesi di ATP con un gradiente di ioni idrogeno è chemiosmosidescritto per la prima volta dal premio Nobel Peter D. Mitchell. Questo processo, l’uso di energia per fosforilare l’ADP e produrre ATP è noto anche come fosforilazione ossidativa.

Figura (PageIndex<1>): Il terzo stadio della respirazione cellulare utilizza l’energia immagazzinata durante gli stadi precedenti in NADH e FADH(_2) per produrre ATP. Le catene di trasporto degli elettroni incorporate nella membrana interna mitocondriale catturano elettroni ad alta energia dalle molecole portanti e li usano per concentrare ioni idrogeno nello spazio intermembrana. Gli ioni idrogeno scorrono lungo il loro gradiente elettrochimico verso la matrice attraverso i canali dell’ATP sintasi che catturano la loro energia per convertire l’ADP in ATP. Si noti che il processo rigenera NAD(^+), fornendo la molecola accettore di elettroni necessaria nella glicolisi. (CC BY-NC 3.0; Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats) per la Fondazione CK-12).

Dopo essere passati attraverso la catena di trasporto degli elettroni, gli elettroni a bassa energia e gli ioni idrogeno a bassa energia si combinano con l’ossigeno per formare acqua. Quindi, il ruolo dell’ossigeno è quello di guidare l’intera serie di reazioni che producono ATP all’interno del mitocondrio accettando idrogeni “spesi”. L’ossigeno è l’accettore finale di elettroni, nessuna parte del processo – dal ciclo di Krebs attraverso la catena di trasporto degli elettroni – può avvenire senza ossigeno.

La catena di trasporto degli elettroni può convertire l’energia di una molecola di glucosio in (FADH_2) e (NADH) + ce) in ben 34 ATP. Quando si aggiungono i quattro ATP prodotti nella glicolisi e nel ciclo di Krebs, il totale di 38 ATP corrisponde all’equazione complessiva della respirazione cellulare aerobica:

La respirazione aerobica è completa. Se l’ossigeno è disponibile, la respirazione cellulare trasferisce l’energia da una molecola di glucosio a 38 molecole di ATP, rilasciando anidride carbonica e acqua come rifiuti. L’energia alimentare “consegnabile” è diventata energia che può essere usata per il lavoro all’interno della cellula – trasporto all’interno della cellula, pompaggio di ioni e molecole attraverso le membrane, e costruzione di grandi molecole organiche. Riesci a vedere come questo potrebbe portare alla “vita in corsia di sorpasso” rispetto alla respirazione anaerobica (glicolisi da sola)?

Collaboratori e attribuzioni

CK-12 Foundation di Sharon Bewick, Richard Parsons, Therese Forsythe, Shonna Robinson, e Jean Dupon.

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Cosa sono i portatori di elettroni e da dove vengono?

Nei sistemi viventi, una piccola classe di composti funziona come navette elettroniche: legano e trasportano elettroni tra i composti in diversi percorsi metabolici. I principali trasportatori di elettroni che considereremo sono derivati dal gruppo delle vitamine B e sono derivati dei nucleotidi.

Quali sono i trasportatori di elettroni prodotti durante?

Glicolisi – avviene nel citoplasma; scinde il glucosio in due molecole della molecola a tre carboni piruvato; trasferisce energia per produrre due molecole di ATP e carica elettroni ad alta energia su portatori di elettroni (NADH).

Quale fase della respirazione produce il maggior numero di portatori di elettroni?

Il ciclo di Krebs produce la CO2 che espiri. Questo stadio produce la maggior parte dell’energia (34 molecole di ATP, contro solo 2 ATP per la glicolisi e 2 ATP per il ciclo di Krebs). La catena di trasporto degli elettroni ha luogo nei mitocondri.

Quale reazione produce i trasportatori di elettroni?

Come può una reazione redox aiutare a produrre ATP? C’è molta energia immagazzinata nei legami tra gli atomi di carbonio e idrogeno nel glucosio. Durante la respirazione cellulare, le reazioni redox fondamentalmente trasferiscono questa energia di legame sotto forma di elettroni dal glucosio a molecole chiamate portatori di elettroni.

Quali sono i 3 portatori di elettroni?

Esempi di portatori di elettroniFlavin Adenine Dinucleotide. La flavina adenina dinucleotide, o FAD, consiste in riboflavina attaccata a una molecola di adenosina difosfato. … Nicotinamide Adenina Dinucleotide. … Coenzima Q. … Citocromo C.

L’ossigeno è l’accettore finale di elettroni?

L’ossigeno è l’accettore finale di elettroni in questa cascata respiratoria, e la sua riduzione ad acqua è usata come veicolo per liberare la catena mitocondriale dagli elettroni spesi a bassa energia.

Quali sono le tre classi di trasportatori di elettroni?

Gli attori principali sono il mononucleotide di flavina (FMN) che gioca un ruolo nel complesso I, l’ubichinone (Coenzima Q), il trasportatore di elettroni solubile nei lipidi, i gruppi eme dei citocromi e i cluster ferro-zolfo, presenti nei complessi I, II e III. Figura 5.6. 11. Il mononucleotide di flavina e l’ubichinone sono portatori di elettroni.

L’ubichinone è un trasportatore di elettroni?

Figura 12. Il coenzima Q (ubichinone) come trasportatore di elettroni. Il coenzima è un trasportatore di elettroni mobile che si muove tra i complessi proteici nella membrana dei mitocondri.

Il Fad è un trasportatore di elettroni?

Ci sono due trasportatori di elettroni che svolgono ruoli particolarmente importanti durante la respirazione cellulare: NAD+ (nicotinamide adenina dinucleotide, mostrato sotto) e FAD (flavin adenina dinucleotide). … La forma ossidata del trasportatore di elettroni (NAD+) è mostrata a sinistra e la forma ridotta (NADH) è mostrata a destra.

Il NADP+ è un trasportatore di elettroni?

Il NADP+ è un trasportatore di elettroni che può ridurre altre molecole nelle reazioni biosintetiche. Nei sistemi biologici, più ridotta è una molecola, più potenziale ha di produrre energia quando viene scomposta. Il ruolo di NADP+/NADPH nella cellula è quello di donare quegli elettroni in modo che la cellula possa produrre cose.

Qual è il miglior accettore finale di elettroni?

Ossigeno
Spiegazione: L’ossigeno è l’accettore finale di elettroni nella catena di trasporto degli elettroni, mostrando la necessità di condizioni aerobiche per subire tale processo. L’ATP viene prodotto come prodotto della catena di trasporto degli elettroni, mentre il glucosio e la CO2 svolgono un ruolo nei processi precedenti della respirazione cellulare.

Perché l’o2 è un buon accettore finale di elettroni?

Negli organismi aerobici in fase di respirazione, gli elettroni vengono trasferiti a una catena di trasporto degli elettroni, e l’accettore finale di elettroni è l’ossigeno. L’ossigeno molecolare è un agente ossidante ad alta energia e, pertanto, è un eccellente accettore di elettroni.

Qual è l’accettore finale di elettroni?

L’ossigeno è l’accettore finale di elettroni in questa cascata respiratoria, e la sua riduzione ad acqua è usata come veicolo per liberare la catena mitocondriale dagli elettroni spesi a bassa energia.

Perché l’O2 è l’accettore finale di elettroni?

La respirazione cellulare dipende da quale dei seguenti atomi? Spiegazione: Nella respirazione cellulare, l’ossigeno è l’accettore finale di elettroni. L’ossigeno accetta gli elettroni dopo che sono passati attraverso la catena di trasporto degli elettroni e l’ATPasi, l’enzima responsabile della creazione di molecole di ATP ad alta energia.

Il FADH2 è un accettore di elettroni?

FADH2: vettore di elettroni ad alta energia utilizzato per trasportare gli elettroni generati nella glicolisi e nel ciclo di Krebs alla catena di trasporto degli elettroni.

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