Här är en allmän översikt över hur protongradient upprättas:
1. Elektrontransportkedja:
- Under cellandning (aerob metabolism) passerar elektroner från NADH och FADH2 längs elektrontransportkedjan (ETC) som finns i plasmamembranet hos prokaryoter eller det inre mitokondriella membranet hos eukaryoter.
2. Pumpning av protoner:
- När elektroner rör sig genom proteinkomplexen i ETC frigörs energi, som används för att pumpa protoner (H+) från matrisen (i mitokondrier) eller cytoplasman (i bakterier) in i intermembranutrymmet (mitokondrier) eller det periplasmatiska utrymmet ( bakterier).
- Protonpumparna (komplex I, III och IV i mitokondrier; komplex I och II i bakterier) utnyttjar energin från elektronöverföring för att transportera protoner över membranet, vilket skapar en protongradient.
3. Protonackumulering:
- Elektrontransportkedjan pumpar ut protoner ur mitokondriernas matris eller bakteriecytoplasman, vilket resulterar i en ansamling av protoner i intermembranutrymmet (mitokondrierna) eller det periplasmatiska utrymmet (bakterier).
4. Elektrokemisk gradient:
- Protongradienten som etableras över membranet har två komponenter:en elektrisk komponent på grund av separationen av laddningar (negativ insida, positiv utsida) och en kemisk koncentrationsgradient på grund av den högre protonkoncentrationen i intermembranutrymmet eller det periplasmatiska utrymmet.
5. ATP-syntes:
– Protongradienten som genereras av elektrontransportkedjan driver syntesen av ATP genom ATP-syntas, som är ett membranbundet enzymkomplex.
- Protoner strömmar nedför den elektrokemiska gradienten genom ATP-syntaset, vilket ger den energi som behövs för att enzymet ska fosforylera ADP till ATP.
Genom att utnyttja energin som frigörs under elektrontransport, fungerar protongradienten som en energireservoar, som driver syntesen av ATP genom ATP-syntas. Denna process av oxidativ fosforylering är avgörande för genereringen av cellulär energi i form av ATP, vilket stöder olika energikrävande processer i celler.
