De meeste levende cellen produceren energie uit voedingsstoffen via cellulaire ademhaling waarbij zuurstof wordt opgenomen om energie vrij te maken. De elektronentransportketen of ETC is de derde en laatste fase van dit proces, de andere twee zijn glycolyse en de citroenzuurcyclus.

De geproduceerde energie wordt opgeslagen in de vorm van ATP of adenosinetrifosfaat, een nucleotide gevonden in levende organismen.

De ATP-moleculen slaan energie op in hun fosfaatbindingen. De ETC is vanuit energieoogpunt de belangrijkste fase van cellulaire ademhaling omdat deze de meeste ATP produceert. Bij een reeks redoxreacties komt energie vrij en wordt deze gebruikt om een derde fosfaatgroep aan adenosinedifosfaat te binden om ATP met drie fosfaatgroepen te creëren.

Wanneer een cel energie nodig heeft, verbreekt deze de binding van de derde fosfaatgroep en gebruikt de resulterende energie.
Wat zijn redoxreacties?

Veel van de chemische reacties van celademhaling zijn redoxreacties. Dit zijn interacties tussen cellulaire stoffen die tegelijkertijd reductie en oxidatie (of redox) inhouden. Terwijl elektronen worden overgedragen tussen moleculen, wordt één set chemicaliën geoxideerd, terwijl een andere set wordt gereduceerd.

Een reeks redoxreacties vormen de elektrontransportketen.

De geoxideerde chemicaliën verminderen agenten. Ze accepteren elektronen en verminderen de andere stoffen door hun elektronen te nemen. Deze andere chemicaliën zijn oxidatiemiddelen. Ze doneren elektronen en oxideren de andere partijen in de redox-chemische reactie.

Wanneer er een reeks redox-chemische reacties plaatsvindt, kunnen elektronen door meerdere fasen worden doorgegeven totdat ze worden gecombineerd met het uiteindelijke reductiemiddel .
Waar bevindt zich de elektronentransportketenreactie in Eukaryotes?

De cellen van geavanceerde organismen of eukaryoten hebben een kern en worden eukaryote cellen genoemd. Deze cellen op een hoger niveau hebben ook kleine membraangebonden structuren, mitochondriën genaamd, die energie voor de cel produceren. Mitochondria zijn als kleine fabrieken die energie genereren in de vorm van ATP-moleculen. Elektronen transport kettingreacties vinden plaats in de mitochondriën.

Afhankelijk van het werk dat de cel doet, kunnen cellen meer of minder mitochondriën hebben. Spiercellen hebben soms duizenden omdat ze veel energie nodig hebben. Plantencellen hebben ook mitochondriën; ze produceren glucose via fotosynthese en dat wordt vervolgens gebruikt bij cellulaire ademhaling en, uiteindelijk, de elektronentransportketen in de mitochondriën.

De ETC-reacties vinden plaats op en over het binnenmembraan van de mitochondriën. Een ander celademhalingsproces, de citroenzuurcyclus, vindt plaats in de mitochondriën en levert enkele van de chemicaliën die nodig zijn voor de ETC-reacties. De ETC gebruikt de kenmerken van het binnenste mitochondriale membraan om ATP-moleculen te synthetiseren.
Hoe ziet een mitochondrion eruit?

Een mitochondrion is klein en veel kleiner dan een cel. Om het goed te zien en de structuur ervan te bestuderen, is een elektronenmicroscoop met een vergroting van enkele duizenden keren vereist. Afbeeldingen van de elektronenmicroscoop laten zien dat het mitochondrion een glad, langwerpig buitenmembraan en een zwaar gevouwen binnenmembraan heeft.

De binnenmembraanvouwen zijn gevormd als vingers en reiken diep in het inwendige van het mitochondrion. De binnenkant van het binnenmembraan bevat een vloeistof die de matrix wordt genoemd, en tussen de binnen- en buitenmembranen bevindt zich een viskeus met vloeistof gevuld gebied dat de intermembraanruimte wordt genoemd.

De citroenzuurcyclus vindt plaats in de matrix, en het produceert enkele van de verbindingen die door de ETC worden gebruikt. De ETC neemt elektronen van deze verbindingen en brengt de producten terug naar de citroenzuurcyclus. De plooien van het binnenmembraan geven het een groot oppervlak met veel ruimte voor kettingtransportreacties door elektronen.
Waar vindt de ETC-reactie plaats in Prokaryotes?

De meeste eencellige organismen zijn prokaryoten, wat betekent de cellen missen een kern. Deze prokaryotische cellen hebben een eenvoudige structuur met een celwand en celmembranen die de cel omringen en regelen wat in en uit de cel gaat. Prokaryotische cellen missen mitochondriën en andere membraangebonden organellen. In plaats daarvan vindt de productie van celenergie plaats in de hele cel.

Sommige prokaryotische cellen zoals groene algen kunnen glucose produceren uit fotosynthese, terwijl anderen stoffen opnemen die glucose bevatten. De glucose wordt vervolgens gebruikt als voedsel voor de productie van celenergie via celademhaling.

Omdat deze cellen geen mitochondriën hebben, moet de ETC-reactie aan het einde van de celademhaling plaatsvinden op en over de celmembranen die zich bevinden net binnen de celwand.
Wat gebeurt er tijdens de elektrontransportketen?

De ETC gebruikt hoogenergetische elektronen uit chemicaliën die worden geproduceerd door de citroenzuurcyclus en voert ze door vier stappen naar een laag energieniveau. De energie van deze chemische reacties wordt gebruikt om protonen door een membraan te pompen. Deze protonen diffunderen vervolgens terug door het membraan.

Voor prokaryotische cellen worden eiwitten over de celmembranen rondom de cel gepompt. Voor eukaryotische cellen met mitochondriën worden de protonen over het binnenste mitochondriale membraan vanuit de matrix in de intermembraanruimte gepompt.

Chemische elektronendonoren omvatten NADH en FADH terwijl de uiteindelijke elektronenacceptor zuurstof is. De chemicaliën NAD en FAD worden teruggegeven aan de citroenzuurcyclus, terwijl de zuurstof wordt gecombineerd met waterstof om water te vormen.

De protonen die over de membranen worden gepompt, creëren een protongradiënt. De gradiënt produceert een proton-motieve kracht waardoor de protonen terug door de membranen kunnen bewegen. Deze protonenbeweging activeert ATP-synthase en creëert ATP-moleculen uit ADP. Het totale chemische proces wordt oxidatieve fosforylering genoemd.
Wat is de functie van de vier complexen van de ETC?

Vier chemische complexen vormen de elektrontransportketen. Ze hebben de volgende functies: