Wat is een elektronentransportketen?
De elektrontransportketen is een reeks eiwitten ingebed in cel-mitochondriën die energie van organische substraten overbrengt door oxidatiereducerende reacties. Deze oxidatiereducerende reacties brengen waterstofionen (protonen) en elektronen door de keten, samen met de energie die ze vasthouden. Aerobe ademhaling en energieproductie vindt plaats in de mitochondriën van cellen, en de transportketen is de laatste stap in dat proces. Hier worden de meest energierijke moleculen gegenereerd. De energie die door de keten wordt verplaatst, wordt opgeslagen in moleculen van adenosinetrifosfaat of ATP, de cellulaire energiebron van het menselijk lichaam.
Veel van de ATP gecreëerd door de elektronentransportketen wordt gemaakt door een chemiosmotische gradiënt, een gebied waarin hoge concentraties waterstofionen plaatsmaken voor lagere concentraties. De keten helpt bij de productie van deze gradiënt, hoewel andere cellulaire processen bijdragen en deze handhaven. Een enzym genaamd ATP-synthase is ingebed in de mitochondriale membranen en het pompen van waterstofionen door het enzym spoort het aan om ATP te bouwen. Dit kan worden gevonden op verschillende punten in de elektrontransportketen, niet alleen aan het einde, waardoor de efficiëntie verder wordt verbeterd.
Oxidatiereducatiereacties in de elektronentransportketen treden achtereenvolgens op. Een oxidatie wordt altijd gevolgd door een reductie, die vervolgens wordt gevolgd door een andere oxidatie. Elektronen worden bij een oxidatiereactie van een molecuul verwijderd en in een reductiereactie aan een molecuul toegevoegd. Anders gezegd, de lading van een molecule wordt verhoogd in een oxidatiereactie en verlaagd in een reductiereactie. Het laatste molecuul in de keten is een zuurstofmolecuul, dat werkt als een elektronenacceptor en elektronen en protonen verwijdert door ermee te binden in watermoleculen.
Het binnenmembraan van de mitochondriën biedt een tweedimensionaal oppervlak waarop de elektronentransportketen kan functioneren en de eiwitcomponenten van de keten zijn niet op hun plaats gefixeerd. Alle componenten kunnen binnen het membraan bewegen en er zijn veel kopieën van elke component in een bepaald gebied. Omdat ze zich in een tweedimensionale ruimte verplaatsen, is de kans groter dat een bepaald onderdeel van de keten met succes een interactie aangaat met het volgende molecuul in de keten. De ketencomponentmoleculen zijn allemaal ingebed in het mitochondriale membraan; er is geen expliciete directionele stroom van energie. Deze dynamische en flexibele oriëntatie zorgt voor maximale efficiëntie, waarbij zoveel mogelijk van het membraanoppervlak wordt benut.