Rantai transpor elektron hadir dalam membran mitokondria bagian dalam mitokondria. Rantai transpor elektron juga disebut sebagai “sistem transpor elektron”. Rantai transpor elektron melibatkan transfer elektron melalui serangkaian kompleks protein dari yang lebih tinggi (NADH +) ke keadaan energi yang lebih rendah (O2), dengan melepaskan proton ke dalam sitosol.
Pergerakan proton atau H + dari matriks ke sitosol menghasilkan gaya motif proton dan menciptakan gradien elektrokimia. Molekul proton kemudian cenderung menyebar gradien elektrokimia lagi ke matriks mitokondria dan melepaskan ATP melalui ATP sintase.
Atom oksigen adalah pembawa terakhir, yang menerima elektron dan bergabung dengan ion hidrogen bebas dalam matriks mitokondria untuk menghasilkan air. Dengan demikian pembawa oksigen mempertahankan potensi membran dengan menghilangkan energi dari membran mitokondria bagian dalam.
Pengertian Rantai transpor elektron
Rantai transpor elektron adalah dapat didefinisikan sebagai mekanisme respirasi seluler yang terjadi di membran dalam mitokondria. Rantai transpor elektron adalah tahap ketiga dan terakhir dari respirasi seluler dan juga disebut sebagai “rantai respirasi”. Rantai transpor elektron adalah jalur aerob. Dalam Rantai transpor elektron, elektron mengalir dari keadaan energi tinggi ke rendah dan akhirnya dihilangkan oleh pembawa oksigen yang bergabung dengan proton bebas untuk menghasilkan limbah sebagai air.
Rantai transpor elektron terdiri dari kompleks pembawa hidrogen, pembawa elektron dan saluran ion ATP sintase. Sistem transpor elektron menciptakan gradien kemiosmotik yang memungkinkan difusi proton ke dalam matriks oleh produksi ATP. ATP kemudian digunakan oleh sel untuk melakukan aktivitas seluler dan metabolisme.
Tahapan Rantai transpor elektron
Proses sistem transportasi elektron meliputi langkah-langkah berikut:
Langkah 1: Generasi kekuatan motif proton
Pada langkah pertama rantai transpor elektron, molekul glikolisis NADH + dan FADH2 dan siklus Kreb dioksidasi menjadi NAD + dan FAD, melepaskan elektron berenergi tinggi dan proton. Elektron berdifusi ke dalam membran mitokondria bagian dalam, yang terdiri dari serangkaian kompleks protein besar. Bagian elektron dari satu protein pembawa ke yang lain kehilangan sebagian energi atau ATP.
ATP kemudian digunakan oleh kompleks untuk memindahkan proton dari matriks ke ruang antarmembran. Dengan demikian, difusi proton melintasi membran mitokondria bagian dalam adalah proses yang disebut sebagai “kemiosmosis”, yang menciptakan kekuatan motif proton melintasi gradien elektrokimia.
Langkah 2: Sintesis ATP molekul energi tinggi
H + menghasilkan gaya motif proton, yang membantu mereka bergerak menuruni gradien konsentrasi membran mitokondria bagian dalam. Ion H + cenderung berdifusi kembali ke matriks mitokondria melalui protein saluran dengan bantuan enzim transmembran (ATP sintase), dengan memproduksi ATP.
Langkah 3: Reduksi oksigen
Untuk kelanjutan dari sistem transpor elektron, elektron yang tidak memiliki energi dilepaskan oleh bantuan molekul O2 akseptor elektron. Oksigen menerima elektron dari kompleks keempat dan kemudian berikatan dengan proton bebas. Akhirnya, oksigen dikurangi untuk menghasilkan H2O.
Komponen Rantai transpor elektron
Sistem transpor elektron terdiri dari elemen-elemen berikut:
Kompleks I
Ini terdiri dari Flavin mononukleotida dan protein besi-sulfur. Kompleks I juga disebut sebagai “NADH dehidrogenase” yang mengoksidasi NADH + menjadi NAD + dan melepaskan dua elektron dan empat proton. NADH dehidrogenase memompa keluar empat proton dari matriks ke sitosol dan mentransfer dua elektron dalam membran mitokondria bagian dalam. Dengan demikian, dehidrogenase NADH menciptakan konsentrasi ion H + yang tinggi melintasi gradien elektrokimia.
Ko-Q
Koenzime-Q juga disebut sebagai “Ubikuinon” yang menghubungkan kompleks I dan II. Ubikuinon adalah kompleks yang larut dalam lemak, yang dapat bergerak bebas di inti hidrofobik dari membran mitokondria. Q mereduksi menjadi QH2 dan mengirimkan elektronnya ke kompleks ketiga. Koenzime-Q menerima elektron yang dilepaskan dari molekul NADH dan FADH2.
Kompleks II
Ini terdiri dari enzim “Suksinat dehidrogenase” dan terdiri dari besi dan suksinat. Kompleks II mengoksidasi FADH2 menjadi FAD +. Suksinat dehidrogenase plus FADH2 menggabungkan dan secara langsung mentransfer elektron ke Rantai transpor elektron, melewati kompleks I. Itu tidak memberi energi pada kompleks I dan menghasilkan beberapa ATP.
Kompleks III
Ini terdiri dari “Sitokrom-b” yang terdiri dari protein Fe-S dengan pusat Rieske (2Fe-Fs). Kompleks III juga disebut sebagai “Oksidoreduktase”. Dalam sitokrom, kelompok prostetik adalah heme, yang membawa elektron. Saat elektron lewat, besi direduksi menjadi Fe2 + dan teroksidasi menjadi Fe3 +. Kompleks III atau sitokrom-b mentransfer elektron ke sitokrom kompleks berikutnya c.
Sitokrom c
Sitokrom-c juga mengandung protein Fe-S dan kelompok heme prostetik. Ia hanya menerima satu elektron pada satu waktu dan selanjutnya memindahkan elektronnya ke kompleks keempat.
Kompleks IV
Ini terdiri dari Sitokrom a dan a3, yang berisi dua kelompok heme (masing-masing satu). Sitokrom-a3 terdiri dari tiga ion tembaga (dua CuA dan satu CuB). Fungsi kompleks IV adalah untuk menahan pembawa oksigen dengan kuat antara ion besi dan tembaga sampai reduksi oksigen ke dalam molekul air. Oksigen bergabung dengan dua molekul proton dan melepaskan air dengan mempertahankan potensi ion membran.
Kompleks V
Ini adalah saluran ion protein yang terdiri dari enzim transmembran “ATP sintase” dan dengan demikian juga disebut sebagai kompleks ATP sintase. Kompleks V memungkinkan pelepasan ion proton dari konsentrasi tinggi ke rendah, terhadap gradien potensial. Bagian chemiosmotic dari proton menyebabkan rotasi molekul enzim ATP synthase dan karena itu melepaskan energi dalam bentuk ATP.
Lokasi Rantai transpor elektron
Rantai transpor elektron dan kompleks proteinnya bersama dengan protein ATP synthase channel terletak di membran mitokondria bagian dalam. Dalam diagram, kita dapat melihat situs rantai transpor elektron, yang terdapat di antara sitosol dan matriks.
Ada empat kompleks protein besar dalam rantai transpor elektron yang memediasi transfer elektron dari satu ke yang lain. Selain kompleks protein, ada pembawa elektron individu hadir seperti Ko-Q dan Sit-C. Baik Koenzime-Q dan Sitokrom-c adalah pembawa elektron difusif dan dapat melakukan perjalanan di dalam membran. Bersamaan dengan itu, ada satu protein saluran ion (ATP-sintase) yang memediasi pengangkutan proton ke bawah gradien konsentrasi dengan memproduksi ATP.
Ringkasan
Rantai transpor elektron didefinisikan sebagai sistem menghasilkan energi dalam bentuk ATP melalui serangkaian reaksi kimia. Rantai transpor elektron terletak di membran dalam mitokondria dan mengandung kompleks protein pembawa elektron, akseptor elektron, dan protein saluran.
Elektron berpindah dari satu kompleks ke kompleks lainnya melalui reaksi redoks. Beberapa energi dihasilkan selama transfer elektron, yang menangkap sebagai gradien proton dan digunakan oleh ATP synthase untuk mendapatkan ATP.
Dalam Rantai transpor elektron, elektron yang dibentuk oleh reduksi transfer FADH2 dan NADH ke pembawa elektron Co-Q. Koenzim-Q atau Q kemudian mereduksi menjadi QH2 dan kemudian meneruskan elektronnya ke kompleks protein ketiga (cyt-b). Kompleks III berisi grup heme, di mana Fe3 + menerima elektron yang berasal dari Co-Q dan tereduksi menjadi Fe2 +.
Kompleks ketiga selanjutnya mentransfer elektron ke cyt-c di mana Fe3 + mereduksi menjadi Fe2 + dan mentransfer elektron ke kompleks keempat. Kompleks IV menerima, dan Fe3 + tereduksi menjadi Fe2 + dan mentransfer elektron ke pembawa oksigen. Oksigen membawa de-energi dan bergabung dengan ion proton gratis dalam matriks dan melepaskan limbah dalam bentuk air.
Persamaan Rantai transpor elektron
Reaksi keseluruhan dalam rantai transpor elektron dapat disamakan dengan cara yang diberikan dalam diagram. Dalam rantai transpor elektron, per molekul glukosa dapat menghasilkan 34 molekul ATP, yang diberikan dalam persamaan di bawah ini:
Dengan demikian, produksi bersih energi dalam rantai transpor elektron adalah 34 molekul ATP.
Mekanisme Sistem Transportasi Elektron
Rantai transpor elektron juga disebut sebagai “Rantai respirasi”, yang merupakan tahap ketiga atau terakhir dari respirasi seluler. Diperlukan adanya oksigen untuk melakukan respirasi seluler. Dalam Rantai transpor elektron, energi yang dihasilkan selama transfer elektron dari satu pembawa ke yang lain.
Sebuah elektron kehilangan sebagian energi selama transportasi, yang memanfaatkan untuk memompa proton ke dalam sitosol, dengan menciptakan gradien chemiosmotic. Gradien chemiosmotic menjadi bermuatan, oleh energi potensial elektron. Dan akhirnya, energi potensial diubah menjadi energi kimia (ATP) oleh kompleks ATP synthase.
Dengan demikian, sistem transpor elektron adalah mekanisme penghasil energi, yang mematuhi prinsip “Membawa energi untuk menghasilkan energi”. Sistem transpor elektron terdiri dari serangkaian reaksi redoks di mana elektron kehilangan energi. Membran menggunakan energi yang hilang oleh elektron, untuk mendifusikan proton kembali ke dalam matriks dan membuat ATP molekul energi tinggi.
