电子传输链

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电子传输链简介

我们已经知道，细胞呼吸中有两个途径，即糖酵解和细胞呼吸。主要目的是产生ATP。但在有氧分解葡萄糖的过程中，大部分ATP并非直接由这些途径产生。ATP是通过一个过程获得的，这个过程始于电子通过电子传递体系列的移动。该系列最终经历了一个被称为电子传输链的系列。在基质空间中，氢离子堆积起来。积累在基质空间中的氢离子开始通过ATP合酶旁路扩散，形成浓度梯度。ATP合酶在氢离子的帮助下发挥催化作用。它使ADP磷酸化，最终产生ATP。

有氧细胞呼吸的最后阶段是电子传输链，它利用大气中的氧气进行葡萄糖代谢。通过植物和动物的呼吸器官，氧气不断地扩散到细胞中。电子传输链由一系列氧化还原反应组成，其中电子以连续、快速的方式从一个组分传递到另一个组分。电子在细胞的终点还原分子氧并产生水。这四个蛋白质复合物与可移动的和辅助的电子载体一起被称为电子传输链。在真核生物中，线粒体内膜和原核生物的质膜中存在多个电子传输链。在某些情况下，在原核生物中，电子传输链不需要氧气，因为其中一些生活在厌氧条件下。一般来说，所有电子传输链都具有质子泵，该质子泵在膜上产生质子梯度。

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ETC的功能

蛋白质和其他有机分子共同构成ETC。它存在于真核细胞线粒体的内膜和原核细胞的质膜中。ETC的主要功能如下所述

• 它产生质子梯度。质子梯度是储存的能量，可在化学渗透过程中用于产生ATP。

• 它产生NAD+和FAD，它们是移动载体。这些移动载体用于细胞呼吸的两个途径，即柠檬酸循环和糖酵解。

ETC的位置

在真核生物中，电子传输链反应在线粒体内进行。线粒体是一种储存能量的膜结合细胞器。细胞内存在数量多少不等的线粒体，这取决于特定细胞完成的工作量。由于肌肉细胞需要大量能量来工作，因此它们的细胞中大约有数千个线粒体。植物细胞中存在线粒体，并在光合作用过程中产生葡萄糖。这种葡萄糖也被用于细胞的细胞呼吸以及线粒体中的电子传输链。

ETC反应在线粒体内膜上进行。柠檬酸循环在线粒体内进行，并产生ETC反应所需的一些化学物质。在原核细胞中，ETC反应发生在细胞的质膜中。

ETC复合物

下面描述了四个复杂的电子传输链

• 复合物I（NADH脱氢酶） - 它是一个大型的L形结构。其主要功能是从NADH分子中接受高能电子。

• 复合物II（琥珀酸还原酶） - 它参与柠檬酸循环。它含有琥珀酸脱氢酶，这是一种酶。复合物II不通过复合物I移动，而是直接接收FADH2。复合物II可以将FADH2氧化回FAD，并将自由电子通过一系列铁硫簇移动。

• 复合物III（细胞色素氧化还原酶） - 细胞色素b和细胞色素c蛋白构成复合物III。细胞色素蛋白中存在血红素辅基。血红素与血红蛋白几乎相同。它们之间的主要区别在于血红蛋白携带氧气，而血红素携带电子。

• 复合物IV（细胞色素氧化酶） - 复合物四由细胞色素蛋白c、a和a3组成。复合物IV含有铜离子（三个）和血红素基团（两个）。

ETC的抑制剂

这些抑制剂尽可能多地结合电子传输链。ETC的抑制剂列在下面

• 鱼藤酮 - 它是一种非毒性电子传输链抑制剂。它抑制复合物I。我们从鱼藤属植物和鸡血藤属植物根的提取物中获得这些化合物。由于其吸收性差，鱼藤酮对哺乳动物无害，但鱼类会受到其毒性的影响。

• 杀螟菌素A - 它的功能与鱼藤酮相同。它由链霉菌菌株产生。杀螟菌素用于治疗感染。

• 抗霉素A - 它由链霉菌产生。电子被阻止在细胞色素b和c1之间流动。这种抗生素阻断复合物III。

• 氰化物 - 它抑制末端电子向氧的转移，即复合物IV。

• 一氧化碳 - 它阻断细胞色素氧化酶和氧气。它抑制铁。

结论

电子传输链是一系列蛋白质和其他有机分子。在真核细胞中，电子传输反应在线粒体中进行，而在原核生物中，它发生在质膜中。各种化合物会抑制ETC。抑制剂与电子传输链结合。这些抑制剂阻止电子在电子传输链中的流动，从而在三个位点阻断该链。

常见问题

Q1. 质子梯度是如何形成的？

A1. 我们知道电子传输链被组织成复合物。借助多个氧化还原反应，分子将电子从一个分子转移到另一个分子。在整个电子传输链中，电子从较高能量水平移动到较低能量水平。该反应释放能量，用于将H⁺离子泵送穿过内膜。因此，在内膜上形成质子梯度。

Q2. 什么是化学渗透？

A2. 在化学渗透过程中，在一系列氧化还原反应中产生自由能。这种自由能用于将H⁺离子泵送穿过内膜。

Q3. 什么是氧化还原反应？

A3. 氧化还原反应也称为氧化还原反应。这些反应涉及电子在原子、离子或分子之间的转移。氧化还原反应发生在我们周围。燃料燃烧、金属腐蚀、细胞呼吸和植物的光合作用都是氧化还原反应的例子。

Q4. 什么是原核细胞和真核细胞？

A4. 原核细胞存在于单细胞生物中，没有膜结合的细胞核，遗传物质存在于细胞质中。细菌是原核生物的例子。真核细胞存在于多细胞生物中，具有膜结合的细胞核。真核细胞中存在的细胞器执行各种功能。

Q5. 写出质膜的一个功能。

A5. 它是一种包围细胞及其细胞器的半透膜。