Wat is oxidatieve fosforylering?
Oxidatieve fosforylering is de verzameling chemische reacties die wordt gebruikt om adenosinetrifosfaat (ATP) te produceren. Een belangrijk onderdeel van aerobe ademhaling, het is misschien wel de meest fundamentele metabole operatie op aarde. Verschillende soorten organismen hebben veel verschillende manieren om oxidatieve fosforylering te organiseren, maar het eindresultaat is altijd hetzelfde: energie van de voorlaatste stap in de serie wordt gebruikt om een fosforatoom te binden aan adenosinedifosfaat (ADP) en het om te zetten in ATP . De potentiële energie die in deze reactie aan het molecuul wordt toegevoegd, is precies wat ATP tot een universeel bruikbare energiebron in de cel maakt.
De aanloop naar de laatste stap van oxidatieve fosforylering omvat een reeks reductie-oxidatie- of redoxreacties. Deze reacties dragen elektronen over van het ene molecuul naar het andere, waardoor de lading van beide verandert. Deze reeks bewerkingen wordt een elektronentransportketen genoemd, omdat het de cel in staat stelt energie, in de vorm van elektronen, van opslag naar een plaats te verplaatsen waar het gemakkelijk kan worden gebruikt. Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + ) is een veel voorkomende stap aan het einde van dit proces. De '+' vertegenwoordigt een positieve lading waarmee hij gemakkelijk elektronen kan accepteren en een gereduceerde vorm kan worden die NADH wordt genoemd.
De energie van de elektronen in NADH wordt gebruikt om een proces aan te drijven dat chemiosmosis wordt genoemd. Chemiosmosis concentreert de energie van de elektronen in potentiële energie door waterstofionen - protonen - over een membraan te bewegen. Deze beweging creëert een energiegradiënt over het membraan dankzij de geaccumuleerde positieve lading aan één zijde. Deze energiegradiënt wordt de proton-motieve kracht genoemd. Op dit punt kan de laatste en meest universele stap van oxidatieve fosforylering plaatsvinden.
ATP-synthase is het enzym dat uiteindelijk verantwoordelijk is voor het omzetten van ADP naar ATP. Een deel van het eiwit is ingebed in het membraan waarover de protonen zijn gedreven. ATP-synthase biedt een route waardoor de protonen de cel opnieuw kunnen binnengaan, maar maakt gebruik van de gegenereerde energie wanneer ze dit doen. Deze bewerking lijkt op de manier waarop windmolens drukverschillen benutten en waterwielen veranderingen gebruiken in potentiële energie als gevolg van zwaartekracht. De beweging van een proton terug over het membraan wordt gebruikt om een verandering in de vorm van het enzym aan te drijven. Als een molecule van ADP al is gebonden aan ATP-synthase wanneer deze gebeurtenis plaatsvindt, legt de verandering een extra fosforatoom op. Het nieuw geproduceerde ATP-molecuul mag het enzym verlaten en wordt vrij om elders in de cel energie te leveren.