Rantai Transportasi Elektron dan Produksi Energi

Rantai transpor elektron adalah langkah ketiga respirasi seluler aerobik. Pernapasan seluler adalah proses dimana energi diperoleh dari makanan yang kita makan. Rantai transpor elektron adalah tempat sebagian besar sel energi perlu dioperasikan dihasilkan. Rantai ini sebenarnya adalah serangkaian kompleks protein dan molekul pembawa elektron di dalam membran dalam mitokondria sel eukariotik.

Elektron dilewatkan sepanjang rantai yang menciptakan gradien elektrokimia yang memfasilitasi produksi adenosine triphosphate (ATP). ATP adalah sumber energi utama untuk banyak proses seluler termasuk kontraksi otot dan pembelahan sel. Energi dilepaskan selama metabolisme sel saat ATP dihidrolisis (didekomposisi secara kimia dengan bereaksi dengan air) terhadap adenosine difosfat (ADP). ADP pada gilirannya digunakan untuk mensintesis ATP dalam respirasi seluler.

Respirasi Seluler

Langkah pertama respirasi seluler adalah glikolisis. Glikolisis terjadi di sitoplasma dan melibatkan pemecahan glukosa menjadi dua molekul piruvat. Dua molekul ATP dan dua molekul NADH (energi tinggi, elektron yang membawa molekul) juga dihasilkan. Piruvat diangkut melintasi membran mitokondria bagian luar dan dalam ke dalam matriks mitokondria. Di sinilah langkah kedua respirasi seluler, siklus asam sitrat atau siklus Krebs, terjadi.

Piruvat selanjutnya teroksidasi dalam siklus Krebs yang menghasilkan dua molekul ATP, juga molekul NADH dan FADH2. Elektron dari NADH dan FADH2 dipindahkan ke tahap ketiga respirasi seluler, rantai transpor elektron.
Kompleks Protein Rantai Pasokan Elektron

Ada empat kompleks protein yang merupakan bagian dari rantai transpor elektron.

Kompleks protein kelima berfungsi untuk mengangkut ion hidrogen ke dalam matriks. Kompleks ini tertanam di dalam membran mitokondria bagian dalam dan protein rantai transpor elektron berfungsi untuk melewatkan elektron ke rantai. Oksigen diperlukan untuk respirasi aerobik saat rantai tersebut berakhir dengan sumbangan elektron ke oksigen. Sebagai elektron dilewatkan dari kompleks protein ke kompleks protein, energi dilepaskan dan ion hidrogen (H +) dipompa keluar dari matriks (kompartemen di dalam membran dalam) dan memasuki ruang intermembran (kompartemen antara membran dalam dan luar).

Rantai Transportasi Elektron dan Produksi Energi
Rantai Transportasi Elektron dan Produksi Energi

Ini menciptakan gradien kimiawi (perbedaan konsentrasi zat terlarut) dan gradien listrik (perbedaan muatan) di membran dalam. Karena lebih banyak ion H + dipompa ke ruang intermembran, konsentrasi ion yang lebih tinggi menciptakan gradien dimana ion “ingin” menurunkan gradien konsentrasi dan kembali ke matriks. Karena mereka tidak dapat secara pasif mengalirkan lapisan ganda fosfolipid pada membran dalam mitokondria, ion-ion tersebut harus dibantu oleh protein interpembran ATP synthase. ATP synthase menggunakan energi yang dihasilkan dari pergerakan ion H + ke dalam matriks untuk konversi ADP ke ATP.

Seluruh jalur metabolisme molekul pengoksidasi untuk menghasilkan energi untuk produksi ATP disebut fosforilasi oksidatif.

Transportasi elektron

Kompleks I: NADH memindahkan dua elektron ke Kompleks I sehingga menghasilkan empat ion H + yang dipompa melintasi membran dalam. NADH dioksidasi menjadi NAD +, yang didaur ulang kembali ke siklus Krebs. Elektron dipindahkan dari Kompleks I ke molekul pembawa ubiquinon (Q), yang direduksi menjadi ubiquinol (QH2). Ubiquinol membawa elektron ke Kompleks III.

Kompleks II: FADH2 memindahkan elektron ke Kompleks II dan elektron dilewatkan ke ubiquinone (Q). Q dikurangi menjadi ubiquinol (QH2), yang membawa elektron ke Kompleks III. Tidak ada ion H + yang dibawa ke ruang intermembrane dalam proses ini.

Kompleks III: Perpindahan elektron ke Kompleks III mendorong pengangkutan empat ion H + lebih ke seluruh membran dalam. QH2 teroksidasi dan elektron dilewatkan ke sitokrom protein pembawa elektron lain C.

Kompleks IV: Sitokrom C melewati elektron ke kompleks protein akhir dalam rantai, Kompleks IV. Dua ion H + dipompa melintasi membran dalam. Elektron kemudian dilewatkan dari Complex IV ke molekul oksigen (O2), menyebabkan molekul tersebut membelah. Atom oksigen yang dihasilkan dengan cepat mengambil ion H + untuk membentuk dua molekul air.

ATP synthase: ATP synthase memindahkan ion H + yang dipompa keluar dari matriks oleh rantai transpor elektron kembali ke matriks. Energi dari masuknya proton ke dalam matriks digunakan untuk menghasilkan ATP melalui fosforilasi (penambahan fosfat) ADP. Pergerakan ion di membran mitokondria selektif permeabel dan turun gradien elektrokimia disebut chemiosmosis.

Singkatnya, elektron disumbangkan ke rantai transpor elektron oleh NADH dan FADH2. Elektron dilewatkan sepanjang rantai dari kompleks protein ke kompleks protein sampai mereka disumbangkan ke air pembentuk oksigen. Selama pelepasan elektron, proton dipompa keluar dari matriks mitokondria melintasi membran dalam dan memasuki ruang intermembran. Akumulasi proton di ruang intermembrane menciptakan gradien elektrokimia yang menyebabkan proton mengalir ke gradien dan kembali ke matriks melalui ATP synthase.

Gerakan proton ini menyediakan energi untuk produksi ATP. NADH menghasilkan lebih banyak ATP daripada FADH2. Untuk setiap molekul NADH yang teroksidasi, ion 10 H + dipompa ke ruang intermembran. Ini menghasilkan sekitar 3 molekul ATP. Karena FADH2 memasuki rantai pada tahap selanjutnya (Kompleks II), hanya ion 6 H + yang dipindahkan ke ruang intermembran. Ini menyumbang sekitar 2 molekul ATP. Sebanyak 32 molekul ATP dihasilkan dalam transport elektron dan fosforilasi oksidatif.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *