Explication de la chaîne de transport d'électrons et de la production d'énergie
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En biologie cellulaire, le chaîne de transport d'électrons est l'une des étapes des processus de votre cellule qui produisent de l'énergie à partir des aliments que vous mangez.
Il s'agit de la troisième étape de la respiration cellulaire aérobie. La respiration cellulaire est le terme désignant la façon dont les cellules de votre corps produisent de l'énergie à partir des aliments consommés. La chaîne de transport d'électrons est l'endroit où la plupart des cellules énergétiques doivent fonctionner est générée. Cette "chaîne" est en fait une série de complexes protéiques et de molécules porteuses d'électrons à l'intérieur de la membrane interne des mitochondries cellulaires, également connue sous le nom de centrale électrique de la cellule.
L'oxygène est nécessaire pour la respiration aérobie car la chaîne se termine par le don d'électrons à l'oxygène.
Points clés: chaîne de transport d'électrons
- La chaîne de transport d'électrons est une série de complexes protéiques et de molécules porteuses d'électrons dans la membrane interne de mitochondries qui génèrent de l'ATP pour l'énergie.
- Les électrons passent le long de la chaîne du complexe protéique au complexe protéique jusqu'à ce qu'ils soient donnés à l'oxygène. Pendant le passage des électrons, les protons sont pompés hors du matrice mitochondriale à travers la membrane interne et dans l'espace intermembranaire.
- L'accumulation de protons dans l'espace intermembranaire crée un gradient électrochimique qui amène les protons à descendre le gradient et à retourner dans la matrice par l'ATP synthase. Ce mouvement de protons fournit l'énergie pour la production d'ATP.
- La chaîne de transport d'électrons est la troisième étape de respiration cellulaire aérobie. La glycolyse et le cycle de Krebs sont les deux premières étapes de la respiration cellulaire.
Comment l'énergie est produite
Lorsque les électrons se déplacent le long d'une chaîne, le mouvement ou l'élan est utilisé pour créer de l'adénosine triphosphate (ATP). L'ATP est la principale source d'énergie pour de nombreux processus cellulaires, notamment la contraction musculaire et la division cellulaire.
L'adénosine triphosphate (ATP) est un produit chimique organique qui fournit de l'énergie à la cellule. ttsz / iStock / Getty Images Plus L'énergie est libérée pendant le métabolisme cellulaire lorsque l'ATP est hydrolysé. Cela se produit lorsque les électrons passent le long de la chaîne d'un complexe protéique à un complexe protéique jusqu'à ce qu'ils soient donnés à de l'eau formant de l'oxygène. L'ATP se décompose chimiquement en adénosine diphosphate (ADP) en réagissant avec l'eau. ADP est à son tour utilisé pour synthétiser l'ATP.
Plus en détail, au fur et à mesure que les électrons passent le long d'une chaîne d'un complexe protéique à un complexe protéique, de l'énergie est libérée et des ions hydrogène (H +) sont pompés hors de la matrice mitochondriale (compartiment au sein de la membrane interne) et dans l'espace intermembranaire (compartiment entre le membranes internes et externes). Toute cette activité crée à la fois un gradient chimique (différence de concentration en solution) et un gradient électrique (différence de charge) à travers la membrane interne. Comme plus d'ions H + sont pompés dans l'espace intermembranaire, la concentration plus élevée d'atomes d'hydrogène s'accumulera et refluera vers la matrice, alimentant simultanément la production d'ATP par le complexe protéique ATP synthase.
L'ATP synthase utilise l'énergie générée par le mouvement des ions H + dans la matrice pour la conversion de l'ADP en ATP. Ce processus d'oxydation des molécules pour générer de l'énergie pour la production d'ATP est appelé phosphorylation oxydative.
Les premières étapes de la respiration cellulaire
La respiration cellulaire est un ensemble de réactions et de processus métaboliques qui ont lieu dans les cellules des organismes pour convertir l'énergie biochimique des nutriments en adénosine triphosphate (ATP), puis libérer les déchets. normaals / iStock / Getty Images Plus La première étape de la respiration cellulaire est la glycolyse. La glycolyse se produit dans le cytoplasme et implique la division d'une molécule de glucose en deux molécules du composé chimique pyruvate. Au total, deux molécules d'ATP et deux molécules de NADH (haute énergie, molécule porteuse d'électrons) sont générées.
La deuxième étape, appelée cycle de l'acide citrique ou cycle de Krebs, consiste à transporter le pyruvate à travers les membranes mitochondriales externe et interne dans la matrice mitochondriale. Le pyruvate est en outre oxydé dans le cycle de Krebs, produisant deux autres molécules d'ATP, ainsi que du NADH et du FADH 2 molécules. Electrons de NADH et FADH2 sont transférés à la troisième étape de la respiration cellulaire, la chaîne de transport d'électrons.
Complexes de protéines dans la chaîne
Il existe quatre complexes protéiques qui font partie de la chaîne de transport d'électrons et fonctionnent pour faire passer les électrons le long de la chaîne. Un cinquième complexe protéique sert à transporter les ions hydrogène dans la matrice. Ces complexes sont intégrés dans la membrane mitochondriale interne.
Illustration de la chaîne de transport d'électrons avec phosphorylation oxydative. extender01 / iStock / Getty Images Plus Complexe I
Le NADH transfère deux électrons au complexe I, ce qui donne quatre H+ les ions sont pompés à travers la membrane interne. Le NADH est oxydé en NAD+, qui est recyclé dans le cycle de Krebs. Les électrons sont transférés du complexe I vers une molécule porteuse, l'ubiquinone (Q), qui est réduite en ubiquinol (QH2). L'ubiquinol transporte les électrons vers le complexe III.
Complexe II
FADH2 transfère les électrons au Complexe II et les électrons sont transmis à l'ubiquinone (Q). Q est réduit en ubiquinol (QH2), qui transporte les électrons vers le complexe III. Non H+ les ions sont transportés vers l'espace intermembranaire dans ce processus.
