電子傳輸鏈

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電子傳輸鏈簡介

我們已經知道，細胞呼吸中有兩個途徑，即糖酵解和細胞呼吸。主要目的是產生ATP。但在有氧分解葡萄糖的過程中，大部分ATP並非直接由這些途徑產生。ATP是透過一個過程獲得的，這個過程始於電子透過電子傳遞體系列的移動。該系列最終經歷了一個被稱為電子傳輸鏈的系列。在基質空間中，氫離子堆積起來。積累在基質空間中的氫離子開始透過ATP合酶旁路擴散，形成濃度梯度。ATP合酶在氫離子的幫助下發揮催化作用。它使ADP磷酸化，最終產生ATP。

有氧細胞呼吸的最後階段是電子傳輸鏈，它利用大氣中的氧氣進行葡萄糖代謝。透過植物和動物的呼吸器官，氧氣不斷地擴散到細胞中。電子傳輸鏈由一系列氧化還原反應組成，其中電子以連續、快速的方式從一個組分傳遞到另一個組分。電子在細胞的終點還原分子氧併產生水。這四個蛋白質複合物與可移動的和輔助的電子載體一起被稱為電子傳輸鏈。在真核生物中，線粒體內膜和原核生物的質膜中存在多個電子傳輸鏈。在某些情況下，在原核生物中，電子傳輸鏈不需要氧氣，因為其中一些生活在厭氧條件下。一般來說，所有電子傳輸鏈都具有質子泵，該質子泵在膜上產生質子梯度。

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ETC的功能

蛋白質和其他有機分子共同構成ETC。它存在於真核細胞線粒體的內膜和原核細胞的質膜中。ETC的主要功能如下所述

• 它產生質子梯度。質子梯度是儲存的能量，可在化學滲透過程中用於產生ATP。

• 它產生NAD+和FAD，它們是移動載體。這些移動載體用於細胞呼吸的兩個途徑，即檸檬酸迴圈和糖酵解。

ETC的位置

在真核生物中，電子傳輸鏈反應線上粒體內進行。線粒體是一種儲存能量的膜結合細胞器。細胞記憶體在數量多少不等的線粒體，這取決於特定細胞完成的工作量。由於肌肉細胞需要大量能量來工作，因此它們的細胞中大約有數千個線粒體。植物細胞中存線上粒體，並在光合作用過程中產生葡萄糖。這種葡萄糖也被用於細胞的細胞呼吸以及線粒體中的電子傳輸鏈。

ETC反應線上粒體內膜上進行。檸檬酸迴圈線上粒體內進行，併產生ETC反應所需的一些化學物質。在原核細胞中，ETC反應發生在細胞的質膜中。

ETC複合物

下面描述了四個複雜的電子傳輸鏈

• 複合物I（NADH脫氫酶） - 它是一個大型的L形結構。其主要功能是從NADH分子中接受高能電子。

• 複合物II（琥珀酸還原酶） - 它參與檸檬酸迴圈。它含有琥珀酸脫氫酶，這是一種酶。複合物II不透過複合物I移動，而是直接接收FADH2。複合物II可以將FADH2氧化回FAD，並將自由電子透過一系列鐵硫簇移動。

• 複合物III（細胞色素氧化還原酶） - 細胞色素b和細胞色素c蛋白構成複合物III。細胞色素蛋白中存在血紅素輔基。血紅素與血紅蛋白幾乎相同。它們之間的主要區別在於血紅蛋白攜帶氧氣，而血紅素攜帶電子。

• 複合物IV（細胞色素氧化酶） - 複合物四由細胞色素蛋白c、a和a3組成。複合物IV含有銅離子（三個）和血紅素基團（兩個）。

ETC的抑制劑

這些抑制劑儘可能多地結合電子傳輸鏈。ETC的抑制劑列在下面

• 魚藤酮 - 它是一種非毒性電子傳輸鏈抑制劑。它抑制複合物I。我們從魚藤屬植物和雞血藤屬植物根的提取物中獲得這些化合物。由於其吸收性差，魚藤酮對哺乳動物無害，但魚類會受到其毒性的影響。

• 殺螟菌素A - 它的功能與魚藤酮相同。它由鏈黴菌菌株產生。殺螟菌素用於治療感染。

• 抗黴素A - 它由鏈黴菌產生。電子被阻止在細胞色素b和c1之間流動。這種抗生素阻斷複合物III。

• 氰化物 - 它抑制末端電子向氧的轉移，即複合物IV。

• 一氧化碳 - 它阻斷細胞色素氧化酶和氧氣。它抑制鐵。

結論

電子傳輸鏈是一系列蛋白質和其他有機分子。在真核細胞中，電子傳輸反應線上粒體中進行，而在原核生物中，它發生在質膜中。各種化合物會抑制ETC。抑制劑與電子傳輸鏈結合。這些抑制劑阻止電子在電子傳輸鏈中的流動，從而在三個位點阻斷該鏈。

常見問題

Q1. 質子梯度是如何形成的？

A1. 我們知道電子傳輸鏈被組織成複合物。藉助多個氧化還原反應，分子將電子從一個分子轉移到另一個分子。在整個電子傳輸鏈中，電子從較高能量水平移動到較低能量水平。該反應釋放能量，用於將H⁺離子泵送穿過內膜。因此，在內膜上形成質子梯度。

Q2. 什麼是化學滲透？

A2. 在化學滲透過程中，在一系列氧化還原反應中產生自由能。這種自由能用於將H⁺離子泵送穿過內膜。

Q3. 什麼是氧化還原反應？

A3. 氧化還原反應也稱為氧化還原反應。這些反應涉及電子在原子、離子或分子之間的轉移。氧化還原反應發生在我們周圍。燃料燃燒、金屬腐蝕、細胞呼吸和植物的光合作用都是氧化還原反應的例子。

Q4. 什麼是原核細胞和真核細胞？

A4. 原核細胞存在於單細胞生物中，沒有膜結合的細胞核，遺傳物質存在於細胞質中。細菌是原核生物的例子。真核細胞存在於多細胞生物中，具有膜結合的細胞核。真核細胞中存在的細胞器執行各種功能。

Q5. 寫出質膜的一個功能。

A5. 它是一種包圍細胞及其細胞器的半透膜。