Chemiosmoza definicja

Chemiosmoza jest wtedy, gdy jony poruszają się przez dyfuzję przez membranę półprzepuszczalną, taką jak błona wewnątrz mitochondriów. Jony są cząsteczkami o ładunku elektrycznym netto, np. Na+, Cl -, a konkretnie w chemiosmosie, która generuje energię, H+. Podczas chemiosmosy jony przesuwają się w dół gradientu elektrochemicznego, który jest gradientem potencjału elektrochemicznego (forma energii potencjalnej)., Ponieważ chemiosmoza jest rodzajem dyfuzji, jony będą przemieszczać się przez membranę z obszarów o wysokim stężeniu do obszarów o niskim stężeniu. Jony poruszają się również w celu zrównoważenia ładunku elektrycznego przez membranę.

funkcja Chemiosmozy

Chemiosmoza bierze udział w produkcji adenozynotrójfosforanu (ATP), który jest główną cząsteczką wykorzystywaną do energii przez komórkę. U eukariotów ATP jest wytwarzany w procesie oddychania komórkowego w mitochondriach., Po pierwsze, cząsteczki NADH i FADH2, uzyskane z cyklu kwasu cytrynowego, przechodzą elektrony w dół łańcucha transportu elektronów, który uwalnia energię. Energia ta pozwala protonom (H+) przemieszczać się w dół gradientu protonowego poprzez chemiosmozę. To z kolei dostarcza energii dla enzymu syntazy ATP do wytwarzania ATP. Przepływ tych protonów w dół gradientu obraca wirnik i łodygę syntazy ATP, co umożliwia połączenie grupy fosforanowej z difosforanem adenozyny (ADP), tworząc ATP. Wytwarzanie ATP podczas oddychania nazywa się fosforylacją oksydacyjną., Poprzez tlen i glukozę ATP powstaje ostatecznie w wyniku fosforylacji ADP. W oddychaniu tlenowym na cząsteczkę glukozy powstaje 38 cząsteczek ATP. Ponieważ chemiosmoza odgrywa rolę w tworzeniu ATP podczas tego procesu, bez chemiosmozy organizmy nie byłyby w stanie wyprodukować energii potrzebnej do życia.

pomysł, że ATP jest syntetyzowany przez chemiosmozę, został po raz pierwszy zaproponowany w 1961 roku przez dr Petera D. Mitchella., W tym czasie było to kontrowersyjne, ponieważ szerzej akceptowano, że istnieje jakaś cząsteczka pośrednia, która przechowuje energię z łańcucha transportu elektronów. Jednak cząsteczka pośrednia nigdy nie została znaleziona i ostatecznie badania wykazały, że teoria chemiosmozy była poprawna. Mitchell później został laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1976 roku za swój wkład w naukę.


te zdjęcia pokazują, bardzo ogólnie, jony poruszające się od wysokiego do niskiego stężenia podczas chemiosmozy.,

przykłady Chemiosmozy

chociaż chemiosmoza jest często ogólnie definiowana jako ruch jonów przez membranę, jest tak naprawdę używana tylko w kontekście mówienia o ruchu jonów H+ podczas produkcji ATP. Najczęstszą metodą polegającą na chemiosmozie w produkcji ATP jest oddychanie komórkowe w mitochondriach, którego proces omówiono powyżej., Wszystkie organizmy eukariotyczne mają mitochondria, więc chemiosmoza bierze udział w produkcji ATP poprzez oddychanie komórkowe u większości różnych rodzajów organizmów, od zwierząt przez rośliny, przez grzyby po protisty. Mimo że archeony i bakterie nie mają mitochondriów, wykorzystują one również chemiosmozę do produkcji ATP poprzez fotofosforylację. Proces ten obejmuje również łańcuch transportu elektronów, gradient protonowy i chemiosmozę H+, ale odbywa się przez wewnętrzną błonę bakterii lub archaeonu, ponieważ nie mają one mitochondriów.,

rośliny wytwarzają ATP podczas fotosyntezy w chloroplastach oprócz ATP, które wytwarzają poprzez oddychanie komórkowe w mitochondriach. Proces ten jest ponownie podobny: podczas fotosyntezy energia świetlna wzbudza elektrony, które spływają w dół łańcucha transportowego elektronów, co z kolei pozwala jonom H+ podróżować przez błonę w chloroplastu. Niektóre bakterie, takie jak cyjanobakterie, również wykorzystują fotosyntezę.,

podobieństwa między tymi metodami produkcji ATP są czymś więcej niż tylko zbiegiem okoliczności; uważa się, że zarówno mitochondria, jak i chloroplasty wyewoluowały z wolno żyjących bakterii. Teoria ta nazywana jest teorią endosymbiotyczną. Teoria ta stawia hipotezę, że miała ona symbiotyczne relacje z innymi komórkami, pomagając im wytwarzając energię w zamian za miejsce do życia wewnątrz komórki. Z czasem bakterie te stały się nierozłączne z komórek, w których przebywały., Fakt, że mitochondria i chloroplasty mają własne, oddzielne DNA, wspiera ten pomysł. Z tego powodu chemiosmoza jest stosowana ogólnie w ten sam sposób, czy ATP jest wytwarzany w mitochondriach, chloroplastach czy bakteriach.

  • glukoza – cukier prosty, który odgrywa ważną rolę w metabolizmie i produkcji energii.
  • adenozynotrójfosforan (ATP) – główna cząsteczka wykorzystywana do energii w komórkach.
  • Jon-cząsteczka o ładunku elektrycznym netto spowodowanym uzyskaniem lub utratą elektronu.,
  • Dyfuzja-ruch cząsteczek z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niskim stężeniu.

Quiz

1. Który organizm nie ma mitochondriów?
A. człowiek
B. Grzyb
C. bakterie
D. Paproć

odpowiedź na pytanie nr 1
C jest poprawna. Bakterie nie mają mitochondriów. Jednak nadal wytwarzają energię, choć podobny proces z udziałem chemiosmosis. Uważa się, że mitochondria w rzeczywistości wyewoluowały z bakterii, które kiedyś żyły wolniej; teoria ta nazywana jest teorią endosymbiotyczną.

2., Chemiosmoza z udziałem jakiego jonu bierze udział w procesie wytwarzania ATP?
A. Na+
B. H+
C. Cl–
D. H–

odpowiedź na pytanie #2
B jest poprawna. Podczas oddychania komórkowego protony (H+) przemieszczają się w dół gradientu protonowego przez chemiosmozę. Powoduje to, że syntaza enzymu ATP przekształca się i przyłącza do grupy fosforanowej w adenozynodifosforan (ADP), tworząc ATP. Wybór D, H -, odnosi się do elektronów, które również biorą udział w produkcji ATP, ale podróżują w dół łańcucha transportu elektronów, a nie przez chemiosmozę.

3., Chemiosmoza może wystąpić w jakie organelle komórkowe?
A. Mitochondrion
B. Chloroplast
C. jądro
D. A i B

odpowiedź na pytanie #3
D jest poprawna. Chemiosmoza występuje w mitochondriach podczas oddychania komórkowego oraz w chloroplastach podczas fotosyntezy. Oba te procesy generują ATP.