Определение хемиосмоса
Хемиосмос – это когда ионы движутся мимо диффузия через полупроницаемую мембрану, такую как мембрана внутри митохондрии, Ионы – это молекулы с суммарным электрическим зарядом, такие как Na +, Cl– или, в частности, при хемиосмосе, который генерирует энергию, H +. Во время хемиосмоса ионы движутся вниз по электрохимическому градиенту, который является градиентом электрохимического потенциала (форма потенциальной энергии). Поскольку хемиосмос является типом диффузии, ионы будут перемещаться через мембрану из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Ионы также перемещаются, чтобы уравновесить электрический заряд через мембрану.
Функция хемиосмоса
Хемиосмос участвует в производстве аденозинтрифосфата (АТФ), который является основным молекула используется для энергии клетка, У эукариот АТФ продуцируется в процессе клеточное дыхание в митохондриях. Во-первых, молекулы NADH и FADH2, полученные из цикла лимонной кислоты, передают электроны вниз цепь переноса электронов, который высвобождает энергию. Эта энергия позволяет протонам (H +) перемещаться по градиенту протонов посредством хемиосмоса. Это, в свою очередь, обеспечивает энергию для фермента АТФ-синтаза сделать спс. Поток этих протонов вниз по градиенту поворачивает ротор и стебель АТФ-синтазы, что делает возможным фосфатная группа соединяться с аденозиндифосфатом (АДФ), образуя АТФ. Продукция АТФ во время дыхания называется окислительного фосфорилирования, Через кислород и глюкозу АТФ в конечном итоге создается путем фосфорилирования АДФ. В аэробного дыхания На молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Поскольку во время этого процесса хемиосмос играет роль в создании АТФ, без хемиосмоса организмы не смогут производить энергию, необходимую им для жизни.
Идея, что АТФ синтезируется посредством хемиосмоса, была впервые предложена в 1961 году доктором Питером Д. Митчеллом. В то время это было спорно, потому что это было более широкое признание, что существует какая-то промежуточная молекула, которая хранится энергию из цепи переноса электронов. Тем не менее, промежуточная молекула не была найдена, и в конечном итоге исследования показали, что теория хемиосмоса была правильной. Позже Митчелл получит Нобелевскую премию по химии в 1976 году за вклад в науку.
Примеры Хемиосмоса
Хотя хемиосмос часто обычно определяют как движение ионов через мембрану, он действительно используется только в контексте разговоров о движении ионов H + во время производства АТФ. Наиболее распространенным методом, включающим хемиосмос в производстве АТФ, является клеточное дыхание в митохондриях, процесс которого обсуждался выше. Все эукариотические организмы имеют митохондрии, поэтому хемиосмос участвует в выработке АТФ посредством клеточного дыхания в подавляющем большинстве различных типов организмов, от животных до растений и до грибы протистам. Тем не менее, хотя археи и бактерии у них нет митохондрий, они также используют хемиосмос для производства АТФ посредством фотофосфорилирования. Этот процесс также включает в себя цепь переноса электронов, градиент протонов и хемиосмос H +, но он происходит через внутреннюю мембрану бактерии или археона, поскольку у них нет митохондрий.
Растения производят АТФ во время фотосинтез в хлоропласт в дополнение к АТФ они генерируются посредством клеточного дыхания в митохондриях. Процесс снова аналогичен: во время фотосинтеза световая энергия возбуждает электроны, которые текут вниз по цепочке переноса электронов, что, в свою очередь, позволяет ионам H + проходить через мембрану в хлоропласте. Некоторые бактерии, такие как цианобактерии, также используют фотосинтез.
Сходство между этими методами производства АТФ не просто совпадение; считается, что и митохондрии, и хлоропласты произошли от свободно живущих бактерий. Эта теория называется эндосимбиотическая теория, Эта теория предполагает, что у этого были симбиотические отношения с другими клетками, помогая им, производя энергию в обмен на место для жизни внутри клетки. Со временем эти бактерии стали неотделимы от клеток, в которых они проживали. Тот факт, что митохондрии и хлоропласты имеют свою собственную, отдельную ДНК, подтверждает эту идею. Вот почему хемиосмос используется в основном одинаково, независимо от того, производится ли АТФ в митохондрия, хлоропласт или бактерия.
- глюкоза – Простой сахар, который играет важную роль в обмене веществ и производстве энергии.
- Аденозинтрифосфат (АТФ) – Основная молекула, используемая для энергии в клетках.
- ион – Молекула с чистым электрическим зарядом, возникающим в результате получения или потери электрона.
- диффузия – движение молекул из области высокой концентрации в область низкой концентрации.
викторина
1. Какой организм нет митохондрий?A. ЧеловекB. ГрибC. бактерииD. папоротник
Ответ на вопрос № 1
С верно. Бактерии не имеют митохондрий. Тем не менее, они все еще производят энергию, хотя похожий процесс, включающий хемиосмос. Считается, что митохондрии фактически развились из бактерий, которые когда-то были свободноживущими; эта теория называется эндосимбиотической теорией.
2. Хемиосмос с участием какого иона является частью процесса генерации АТФ?A. Na +B. H +C. Cl-D. ЧАС-
Ответ на вопрос № 2
В верно. Во время клеточного дыхания протоны (H +) перемещаются по градиенту протонов посредством хемиосмоса. Это заставляет фермент АТФ-синтазу превращаться и присоединять фосфатную группу к аденозиндифосфату (АДФ), образуя АТФ. Выбор D, H– относится к электронам, которые также участвуют в производстве АТФ, но перемещаются по цепи переноса электронов, а не через хемиосмос.
3. Хемиосмос может произойти в какой клетке органеллы ?A. митохондрияB. хлоропластовC. ядроD. Варианты А и Б
Ответ на вопрос № 3
D верно. Хемиосмос возникает в митохондриях во время клеточного дыхания и в хлоропластах во время фотосинтеза. Оба эти процесса генерируют АТФ.