Chemosmose Definition

Chemosmose ist, wenn Ionen durch Diffusion über eine semipermeable Membran, wie die Membran in Mitochondrien bewegen. Ionen sind Moleküle mit einer nettoelektrischen Ladung, wie Na+, Cl– oder speziell in der Chemiosmose, die Energie erzeugt, H+. Während der Chemiosmose bewegen sich Ionen einen elektrochemischen Gradienten hinunter, der ein Gradient des elektrochemischen Potentials (eine Form potentieller Energie) ist., Da es sich bei der Chemiosmose um eine Art Diffusion handelt, bewegen sich Ionen über eine Membran von Bereichen mit hoher Konzentration zu Bereichen mit niedriger Konzentration. Ionen bewegen sich auch, um die elektrische Ladung über eine Membran auszugleichen.

Funktion der Chemiosmose

Die Chemiosmose ist an der Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) beteiligt, dem Hauptmolekül, das von der Zelle für die Energie verwendet wird. In Eukaryoten wird ATP durch den Prozess der Zellatmung in den Mitochondrien produziert., Zunächst leiten die Moleküle NADH und FADH2, die aus dem Zitronensäurekreislauf gewonnen werden, Elektronen eine Elektronentransportkette hinunter, die Energie freisetzt. Diese Energie ermöglicht es Protonen (H+), über die Chemiosmose einen Protonengradienten hinunterzugehen. Dies wiederum liefert die Energie für das Enzym ATP-Synthase, um ATP herzustellen. Der Fluss dieser Protonen durch den Gradienten dreht den Rotor und den Stiel der ATP-Synthase, was es einer Phosphatgruppe ermöglicht, sich mit Adenosindiphosphat (ADP) zu verbinden und ATP zu bilden. Die Produktion von ATP während der Atmung wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet., Durch Sauerstoff und Glukose wird ATP letztendlich durch die Phosphorylierung von ADP erzeugt. In der aeroben Atmung werden 38 ATP-Moleküle pro Glukosemolekül gebildet. Da die Chemosmose während dieses Prozesses eine Rolle bei der Bildung von ATP spielt, könnten Organismen ohne Chemosmose nicht die Energie produzieren, die sie zum Leben benötigen.

Die Idee, dass ATP durch Chemiosmose synthetisiert wird, wurde erstmals 1961 von Dr. Peter D. Mitchell vorgeschlagen., Zu der Zeit war dies umstritten, weil es allgemein akzeptiert wurde, dass es ein Zwischenmolekül gab, das Energie aus der Elektronentransportkette speicherte. Ein Zwischenmolekül wurde jedoch nie gefunden, und schließlich zeigte die Forschung, dass die Chemiosmosetheorie korrekt war. Mitchell gewann 1976 den Nobelpreis für Chemie für seine Beiträge zur Wissenschaft.


Dieses Bild zeigt ganz allgemein Ionen, die sich während der Chemiosmose von hoher zu niedriger Konzentration bewegen.,

Beispiele für Chemiosmose

Obwohl Chemiosmose oft allgemein als die Bewegung von Ionen über eine Membran definiert wird, wird sie wirklich nur im Zusammenhang mit der Bewegung von H+ – Ionen während der ATP-Produktion verwendet. Die häufigste Methode, die Chemiosmose bei der Produktion von ATP beinhaltet, ist die Zellatmung in den Mitochondrien, deren Prozess oben diskutiert wird., Alle eukaryotischen Organismen haben Mitochondrien, so dass die Chemiosmose an der ATP-Produktion durch Zellatmung in der überwiegenden Mehrheit der verschiedenen Arten von Organismen beteiligt ist, von Tieren über Pflanzen bis hin zu Pilzen und Protisten. Obwohl Archaeen und Bakterien keine Mitochondrien haben, verwenden sie auch Chemosmose, um ATP durch Photophosphorylierung zu produzieren. Dieser Prozess beinhaltet auch eine Elektronentransportkette, einen Protonengradienten und eine Chemiosmose von H+, die jedoch über die innere Membran des Bakteriums oder Archaeons stattfindet, da sie keine Mitochondrien haben.,

Pflanzen produzieren ATP während der Photosynthese im Chloroplasten zusätzlich zu dem ATP, das sie durch Zellatmung in Mitochondrien erzeugen. Der Prozess ist wiederum ähnlich: Während der Photosynthese regt Lichtenergie Elektronen an, die eine Elektronentransportkette hinunterfließen, wodurch wiederum H+ – Ionen durch eine Membran im Chloroplasten wandern können. Einige Bakterien, wie Cyanobakterien, verwenden auch Photosynthese.,

Die Ähnlichkeiten zwischen diesen ATP-Produktionsmethoden sind mehr als nur Zufall; Es wird angenommen, dass sich sowohl Mitochondrien als auch Chloroplasten aus frei lebenden Bakterien entwickelt haben. Diese Theorie wird als endosymbiotische Theorie bezeichnet. Diese Theorie geht davon aus, dass dies symbiotische Beziehungen zu anderen Zellen hatte und ihnen half, indem sie Energie produzierten, um einen Platz in der Zelle zu leben. Im Laufe der Zeit wurden diese Bakterien aus den Zellen, in denen sie wohnten, untrennbar., Die Tatsache, dass Mitochondrien und Chloroplasten ihre eigene, getrennte DNA haben, unterstützt diese Idee. Aus diesem Grund wird die Chemosmose im Allgemeinen auf die gleiche Weise angewendet, unabhängig davon, ob ATP in einem Mitochondrium, Chloroplasten oder Bakterium produziert wird.

  • Glucose, Ein einfacher Zucker, der eine wichtige Rolle im Stoffwechsel und die Energieproduktion.
  • Adenosintriphosphat (ATP) – Das Hauptmolekül, das für Energie in Zellen verwendet wird.
  • Ion-Ein Molekül mit einer elektrischen Nettoladung aufgrund der Gewinnung oder des Verlustes eines Elektrons.,
  • Diffusion-Bewegung von Molekülen von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration.

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1. Welcher Organismus hat keine Mitochondrien?
A. Mensch
B. Pilz
C. Bakterien
D. Farn

Antwort auf Frage # 1
C ist richtig. Bakterien haben keine Mitochondrien. Sie produzieren jedoch immer noch Energie, obwohl ein ähnlicher Prozess die Chemiosmose beinhaltet. Es wird angenommen, dass sich Mitochondrien tatsächlich aus Bakterien entwickelten, die einst freilebend waren; Diese Theorie wird als endosymbiotische Theorie bezeichnet.

2., Chemiosmose mit welchem Ion ist Teil des Prozesses der Erzeugung von ATP?
A. Na+
B. H+
C. Cl–
D. H–

Antwort zu Frage #2
B ist richtig. Während der Zellatmung wandern Protonen (H+) durch Chemiosmose einen Protonengradienten hinunter. Dies führt dazu, dass sich das Enzym ATP-Synthase dreht und sich einer Phosphatgruppe zu Adenosindiphosphat (ADP) anschließt, das ATP bildet. Wahl D, H–, bezieht sich auf Elektronen, die auch an der Produktion von ATP beteiligt sind, aber die Elektronentransportkette hinunterfahren, nicht durch Chemiosmose.

3., Chemosmose kann in welcher Zellorganelle auftreten?
A. Mitochondrium
B. Chloroplasten
C. Kern
D. Entscheidungen A und B

Antwort zu Frage #3
D ist richtig. Chemosmose tritt in Mitochondrien während der Zellatmung und in Chloroplasten während der Photosynthese auf. Beide Prozesse erzeugen ATP.