Информация

Пируват като краен акцептор на електрони във веригата за транспорт на електрони

Пируват като краен акцептор на електрони във веригата за транспорт на електрони


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Защо по време на анаеробно дишане електроните, пренасяни от NADH, не се прехвърлят към веригата за транспорт на електрони (ETC)? Това, което се случва е, че лактат дехидрогеназата редуцира пирувата до лактат, като същевременно премахва H+ от NADH за образуване на NAD+.

Защо пируватът просто не заеме мястото на О2 като краен акцептор на електрони в ETC по време на окислително фосфорилиране? Електроните все още ще могат да преминават през ETC и да позволят регенерирането на NAD+, не биха ли?


Някой друг може да се появи по-късно с окончателен отговор, но намерих този въпрос за интригуващ, така че ето моите мисли:

Стандартните редокс потенциали на митохондриалните ETC носители са:

NAD⁺/NADH -0.32 V комплекс I (Fe-S) -0.27 V комплекс II (cyt b₅₆₀) -0.08 V комплекс III ((cyt c₁) +0.23 V комплекс IV (cyt a₃) +0.38 V O₂/H22O +0.8 V

Имайте предвид, че транспортът на електрони се извършва от отрицателно към положително.

Сега, за пируват/лактат стандартният редокс потенциал е -0,19 V, така че на базата на този пируват на теория може да приема електрони от комплекс I, но не и по-надолу по веригата. Въпреки това, комплекс I обикновено прехвърля електрони към коензим Q вътре в мембраната. Стандартният редокс потенциал на CoQ е +0,04 V, което вече е твърде положително, за да може след това да намали пирувата на повърхността на мембраната. По този начин би трябвало да има нов начин за прехвърляне на електрони от крайния FeS център на комплекс I, който е в мембраната, към пируват. Пируватът, разбира се, е разтворим и се генерира чрез цитоплазмена гликолиза, така че този трансфер би бил на повърхността на мембраната, която е обърната към междумембранното пространство на митохондриите.

Ако такава схема се беше развила, тогава би било възможно да се постигне известно протонно изпомпване през новата версия на комплекс I, което би било енергийно изгодно.

Друго усложнение е – ако приемем, че се е развил комплекс I с пируват като акцептор на електрони – как клетката/митохондрият ще регулира потока на електрони по време на аеробно дишане? Вероятно приемащата пируват версия на комплекса I ще трябва да остане неактивна по някакъв начин, докато не се наложи.

Очевидно е много по-лесно да имате разтворима лактат дехидрогеназа, за да се справите с пирувата и да регенерирате NAD⁺.


Обобщен отговор

При анаеробно дишане промяната на свободната енергия от реоксидацията на NADH от пируват е по-малка, отколкото би била необходима за фосфорилиране на молекула АДФ до АТФ. Целта на веригата за транспортиране на електрони е да използва много по-голямата промяна на свободната енергия при окисляването на NADH от молекулярен кислород. Така че пируватът не може нито да „заеме мястото на О2 като краен акцептор на електрони“, нито би имало смисъл да се модифицира тази сложна машина само така, че да може да се използва от пируват за регенериране на NAD+ когато един цитоплазмен ензим (лактат дехидрогеназа) ще свърши работата.

По-подробен цифров отговор

Този отговор е взет от раздел 18.2 на Berg et al. и включва изчисления на промените в свободната енергия от редокс потенциалите на различните полуреакции и връзката им със свободната енергия на хидролизата на АТФ. Струва си да го прочетете внимателно, но ще обобщя основните моменти.

  • Както пируватът, така и кислородът могат да окислят NADH, но съпътстващата стандартна промяна на свободната енергия на Гибс е много различна в двата случая. Това е същността на въпроса.
  • Стандартният редокс потенциал за NADH → NAD+ е +0,32 V
  • Стандартният редокс потенциал за пируват → лактат е -0,19 V
  • Стандартният редокс потенциал за O2 → Х2O е +0,82

Комбиниране на тези редокс потенциали на полуреакция в двете реакции на окисление и след това преобразуване в стандартна промяна на свободната енергия (ΔG˚):

  • Окисление на NADH от пируват: ΔG˚ʹ = -6,0 kcal/mol
  • Окисление на NADH от кислород: ΔG˚ʹ = -52,6 kcal/mol

Но ΔG˚ʹ за ADP → ATP = -7,5 kcal/mol

Така че може да се види, че енергетиката на окислението на NADH от пируват не дава достатъчно енергия за синтезиране дори на молекула АТФ, без значение прибл. 3, които се получават от кислород. Електронната транспортна верига е устройство за разбиване на тази последна окислителна реакция на етапи, така че промяната на свободната енергия да може да се използва за генериране на протонния градиент, който се използва за генериране на АТФ. Може да работи само с достатъчно мощен окислител.

Окислението на NADH от пируват е полезно, но само за регенериране на NAD+ за да позволи на гликолизата да продължи и да генерира по-малко количество АТФ чрез фосфорилиране на ниво субстрат, което става възможно чрез реакцията на глицералдехид 3-фосфат дехидрогеназа. За това окисление е необходим само обикновен ензим, лактат дехидрогеназа. Със сигурност няма причина пируватът да се транспортира в митохондриите (ако приемем, че съществуват – помислете за еритроцитите), който процес, макар и ненапълно разбран, може да има енергийна цена.


По време на процеса се създава протонен градиент, когато протоните се изпомпват от митохондриалния матрикс в междумембранното пространство на клетката, което също помага за стимулиране на производството на АТФ. Често използването на протонен градиент се нарича хемиосмотичен механизъм, който задвижва синтеза на АТФ, тъй като разчита на по-висока концентрация на протони за генериране на „протонна движеща сила“. Количеството създаден АТФ е право пропорционално на броя на протоните, които се изпомпват през вътрешната митохондриална мембрана.

Веригата за транспортиране на електрони включва серия от редокс реакции, които разчитат на протеинови комплекси за прехвърляне на електрони от донорна молекула към акцепторна молекула. В резултат на тези реакции се произвежда протонният градиент, който позволява механичната работа да се преобразува в химическа енергия, позволявайки синтеза на АТФ. Комплексите са вградени във вътрешната митохондриална мембрана, наречена кристи при еукариотите. Заградена от вътрешната митохондриална мембрана е матриксът, където се намират необходимите ензими като пируват дехидрогеназа и пируват карбоксилаза. Процесът може да бъде открит и при фотосинтезиращи еукариоти в тилакоидната мембрана на хлоропластите и при прокариоти, но с модификации.

Страничните продукти от други цикли и процеси, като цикъл на лимонена киселина, окисление на аминокиселини и окисление на мастни киселини, се използват във веригата за транспортиране на електрони. Както се вижда от общата редокс реакция,

енергията се освобождава при екзотермична реакция, когато електроните преминават през комплексите, създават се три молекули АТФ. Фосфатът, разположен в матрицата, се внася чрез протонния градиент, който се използва за създаване на повече АТФ. Процесът на генериране на повече АТФ чрез фосфорилиране на ADP се нарича окислително фосфорилиране, тъй като енергията на водородното оксигениране се използва в цялата верига за транспорт на електрони. АТФ, генериран от тази реакция, продължава да захранва повечето клетъчни реакции, необходими за живота.


Намаляване на нитратите и денитрификация

Денитрификацията е вид анаеробно дишане, което използва нитрат като акцептор на електрони.

Цели на обучението

Очертайте процесите на редукция и денитрификация на нитратите и организмите, които го използват

Ключови изводи

Ключови точки

  • Денитрификацията обикновено протича чрез стъпаловидно намаляване на някаква комбинация от следните междинни форми: НЕ3 − → НЕ2 − → НЕ + N2O → N2.
  • Обикновено няколко вида бактерии участват в пълното редуциране на нитратите до молекулен азот и повече от един ензимен път е идентифициран в процеса на редукция.
  • Пълната денитрификация е екологично значим процес, тъй като някои междинни продукти на денитрификацията (азотен оксид и азотен оксид) са значителни парникови газове, които реагират със слънчева светлина и озон, за да произвеждат азотна киселина, компонент на киселинния дъжд.

Ключови условия

  • акцептор на електрони: Електронният акцептор е химическа единица, която приема електрони, прехвърлени към него от друго съединение. Той е окислител, който поради приемането на електрони сам се редуцира в процеса.
  • еутрофикация: Процесът на ставане на еутрофен.
  • факултативни: Не е задължително по избор, по усмотрение или по избор

При анаеробно дишане денитрификацията използва нитрат (NO3 –) като краен акцептор на електрони в респираторната електронен транспортна верига. Денитрификацията е широко използван процес, много факултативни анаероби използват денитрификация, тъй като нитратите, подобно на кислорода, имат висок потенциал за редукция

Денитрификацията е микробно улеснен процес, включващ поетапно редуциране на нитрати до нитрити (NO2 –) азотен оксид (NO), азотен оксид (N2О) и в крайна сметка до диазот (N2) от ензимите нитрат редуктаза, нитрит редуктаза, азотен оксид редуктаза и азотен оксид редуктаза. Пълният процес на денитрификация може да се изрази като редокс реакция: 2 NO 3− + 10 e − + 12 H + → N2 + 6 Н2О.

Протоните се транспортират през мембраната чрез първоначалната NADH редуктаза, хинони и азотен оксид редуктаза, за да произведат електрохимичния градиент, критичен за дишането. Някои организми (напр. Е. coli) произвеждат само нитрат редуктаза и следователно могат да осъществят само първата редукция, водеща до натрупване на нитрити. Други (напр. Paracoccus denitrificans или Pseudomonas stutzeri) Намалете напълно нитратите. Пълната денитрификация е екологично значим процес, тъй като някои междинни продукти на денитрификацията (азотен оксид и азотен оксид) са значителни парникови газове, които реагират със слънчева светлина и озон, за да произвеждат азотна киселина, компонент на киселинния дъжд. Денитрификацията е важна и при биологичното пречистване на отпадъчни води, където може да се използва за намаляване на количеството азот, отделен в околната среда, като по този начин се намалява еутрофикацията.

Денитрификацията се извършва при специални условия както в сухоземните, така и в морските екосистеми. Като цяло, това се случва, когато кислородът е изчерпан и бактериите дишат нитрат като заместител на терминален акцептор на електрони. Поради високата концентрация на кислород в нашата атмосфера, денитрификацията се извършва само в анаеробни среди, където консумацията на кислород надвишава доставянето на кислород и където присъстват достатъчни количества нитрати. Тези среди могат да включват определени почви и подпочвени води, влажни зони, нефтени резервоари, лошо вентилирани ъгли на океана и седименти на морското дъно.

Ролята на почвените бактерии в цикъла на азота: Денитрификацията е важен процес в поддържането на екосистемите. Като цяло денитрификацията се извършва в среди, изчерпани с кислород.

Денитрификацията се извършва предимно от хетеротрофни бактерии (напр. Paracoccus denitrificans), въпреки че са идентифицирани и автотрофни денитрификатори (напр. Thiobacillus denitrificans). Обикновено няколко вида бактерии участват в пълното редуциране на нитратите до молекулен азот и повече от един ензимен път са идентифицирани в процеса на редукция.

Ризобия са почвени бактерии с уникалната способност да установяват N2-фиксиране на симбиоза върху корените на бобовите растения. Когато се сблъскате с недостиг на кислород, някои ризобия видовете могат да преминат от O2-дишане до използване на нитрати за подпомагане на дишането.

Директната редукция на нитратите до амоний (дисимилаторна нитратна редукция) може да се извърши от организми с nrf-гена. Това е по-рядко срещан метод за намаляване на нитратите от денитрификацията в повечето екосистеми. Други гени, участващи в денитрификацията, включват nir (нитрит редуктаза) и nos (азотен оксид редуктаза), които се притежават от такива организми като Alcaligenes faecalis, Alcaligenes xylosoxidans, Pseudomonas spp, Bradyrhizobium japonicum, и Blastobacter denitrificans.


Какъв е крайният акцептор на електрони във веригата за транспортиране на електрони?

Прочетете подробен отговор тук. По същия начин, какъв е крайният акцептор на електрони в quizlet веригата за транспорт на електрони?

(което разчита на кислорода да действа като краен акцептор на електрони във веригата за транспорт на електрони. След това ADP се фосфорилира до АТФ чрез АТФ синтаза.)

Също така, коя молекула приема електрони в края на веригата за транспортиране на електрони? Кислород

По подобен начин може да попитате какъв е крайният акцептор на електрони в клетъчното дишане?

Обяснение: В клетъчно дишане, кислородът е краен акцептор на електрони. Кислородът приема електрони след като са преминали през електрон транспортна верига и АТФаза, ензимът, отговорен за създаването на високоенергийни АТФ молекули.

Колко АТФ се образуват във веригата за транспорт на електрони?

Електронна транспортна верига Този етап произвежда по-голямата част от енергията (34 молекули АТФ в сравнение само с 2 ATP за гликолиза и 2 ATP за цикъла на Кребс). Веригата за транспортиране на електрони се осъществява в митохондриите. Този етап превръща NADH в ATP.


Редукционно-окислителни реакции

В този клас повечето от редукционни/окислителни реакции (редокс) които обсъждаме се срещат в метаболитни пътища (свързани набори от метаболитни реакции). Тук клетката разгражда съединенията, които консумира, на по-малки части и след това ги сглобява отново в по-големи макромолекули. Редокс реакциите също играят критична роля в преноса на енергия, или от околната среда, или в клетката, във всички известни форми на живот. Поради тези причини е важно да се развие поне интуитивно разбиране и оценка за редокс реакциите в биологията.

Повечето студенти по биология също ще изучават реакции на редукция и окисление в курсовете си по химия, тези видове реакции са важни далеч отвъд биологията. Независимо от реда, в който учениците се запознават с това понятие (първо химия или първо биология), повечето ще намерят темата, представена по много различни начини в химията и биологията. Това може да бъде объркващо.

Химиците често въвеждат концепциите за окисление и редукция от технически по-правилната и приобщаваща гледна точка на степените на окисление. Вижте тази връзка за повече информация: <https://chem.libretexts.org/Bookshel. ation_Numbers)>. За щастие, няма нужда да навлизате в подробности тук (повечето от вас ще видят това в химията в даден момент), просто следвайте аргумента засега. Това може да направи нещата по-малко объркващи както в дългосрочен, така и в краткосрочен план. Както и да е, химиците често ще молят учениците да прилагат набор от правила (вижте връзката по-горе), за да определят степените на окисление на отделните атоми в реакция. Формализмът на химията дефинира окислението като повишаване на степента на окисление и редукцията като намаляване на степента на окисление.

Всичко това, разбира се, важи за биологията. Въпреки това биолозите обикновено не мислят за редокс реакции по този начин. Защо? Подозираме го&rsquos, защото повечето от редокс реакциите, срещани в биологията, включват промяна в степента на окисление, която възниква, тъй като електроните се прехвърлят между молекулите. Така че биолозите обикновено определят редукцията като печалба на електрони и окисляването като загуба на електрони. Биологичната концепция за редокс е напълно съвместима с концепцията, използвана от химиците, но не отчита редокс реакциите, които могат да се случат без трансфер на електрони. Следователно дефиницията на биолог&rsquos не е толкова обща, колкото за химик&rsquos, но работи за повечето случаи, срещани в биологията.

Това е четиво по биология за час по биология. Следователно ние подхождаме към редокс от концепцията на &ldquogain/загубата на електрони&rdquo, която обикновено се преподава в часовете по биология. Според нас е по-лесен за използване (няма дълъг списък с правила за запаметяване и прилагане), по-интуитивен и работи за почти всички случаи, които ни интересуват в бакалавърската биология. Така че, ако вече сте имали химия и тази тема изглежда малко по-различна в биологията, не забравяйте, че в основата си тя е същото нещо, за което сте научили преди. Биолозите просто адаптираха това, което сте научили по химия, за да имат по-интуитивен смисъл в биологията. Ако все още не сте научили за редокса, не се притеснявайте. Ако можете да разберете какво ние&rsquore се опитваме да направим тук, когато покривате тази концепция в час по химия, вие&rsquole ще бъдете няколко стъпки напред. Вие&rsquoll просто трябва да обобщите малко мисленето си, вместо да видите темата за първи път.

Нека започнем с някои общи реакции

Прехвърлянето на електрони между две съединения води до това, че едно от тези съединения губи електрон, а едно съединение получава електрон. Например, погледнете фигурата по-долу. Ако използваме рубриката за енергийната история, за да разгледаме цялостната реакция, можем да сравним характеристиките преди и след на реагентите и продуктите. Какво се случва с материята (нещата) преди и след реакцията? Съединение А започва като неутрален и става положително зареден. Съединение Б започва като неутрален и става отрицателно зареден. Тъй като електроните са отрицателно заредени, можем да обясним тази реакция с движението на електрон от Съединение А да се Б. Това е в съответствие с промените в отговорността. Съединение А губи електрон (става положително зареден) и казваме, че А се е окисил. За биолозите, ооксидация се свързва със загубата на електрон(и). Б печели електрона (става отрицателно зареден) и ние казваме това Б е станало намалено. Намаляване е свързано с усилването на електроните. Ние също така знаем, след като е възникнала реакция (нещо се е случило), че енергията трябва да е била прехвърлена и/или реорганизирана в този процес и ще разгледаме това скоро.

Фигура 1.Обща редокс реакция с полуреакции

За да повторя: Когато е загубен(и) електрон(и) или е загубена молекула окислени, електронът(ите) трябва след това да премине към друга молекула. Казваме, че молекулата, която получава електрона, става намален. Заедно тези сдвоени реакции усилване-загуба на електрони са известни като окислително-редукционна реакция (наричана още редокс реакция).

Тази идея за сдвоени полуреакции е от решаващо значение за биологичната концепция за редокс. Електроните не&rsquot изпадат от Вселената за &ldquofree&rdquo, за да редуцират молекула или да скочат от молекула в етера. Дарените електрони ТРЯБВА да идват от донорна молекула и да бъдат прехвърлени към друга акцепторна молекула. Например на фигурата над електрона редуциращата молекула В в полуреакция 2 трябва да идва от донор - просто не се появява от нищото! По същия начин, електронът, който оставя А в полуреакция 1 над само "земя" върху друга молекула - той не изчезва просто от Вселената.

Следователно, окислителни и редукционни реакции ВИНАГИ трябва да бъдат сдвоени. Ние&rsquoll разглеждаме тази идея по-подробно по-долу, когато обсъждаме идеята за &ldquohalf-реакции&rdquo.

Съвет, който да ви помогне да запомните: Мнемоничният Лъв казва GER (Лose Електрони = Ооксидация и Гайн Електрони = Рeduction) може да ви помогне да запомните биологичните дефиниции на окисление и редукция.

Фигура 2. Фигура за мнемоничното "LEO, лъвът казва GER." LEO: Загуба на електрони = окисляване. GER: Усилване на електроните = Намаляване

Атрибуция: Камали Шрипати

&bull Речникът на редокс може да бъде объркващ: Студентите, изучаващи редокс химия, често могат да бъдат объркани от речника, използван за описване на реакциите. Термини като окисление/окислител и редукция/редуцент изглеждат и звучат много сходно, но означават съвсем различни неща. Донорът на електрони също понякога се нарича редуцент, защото това е съединението, което причинява редукцията (усилването на електрони) на друго съединение (окислителя). С други думи, редукторът е даряване it&rsquos електрони към окислителя, който е печелене тези електрони. Обратно, акцепторът на електрони се нарича окислител, защото това е съединението, което причинява окисляването (загубата на електрони) на другото съединение. Отново, това просто означава, че окислителят е печелене електрони от редуктора, който е даряване тези електрони. Още ли сте объркани?

Още един начин да мислим за дефинициите е да запомним, че описването на съединение като редуцизд/оксидираизд описва състояние че самото съединение е в, докато етикетирането на съединение като редуктмравка/оксидмравка описва как съединението може да действа, за да намали или да окисли друго съединение. Имайте предвид, че терминът редуктор също е синоним на редуциращ агент и окислител също е синоним на окислител. Химиците, които са разработили този речник, трябва да бъдат повдигнати по обвинения в "умишлено твърдоглавие" в научен процес и след това да бъдат принудени да обяснят на останалите от нас защо трябва да бъдат толкова умишлено тъпи.

Объркващият език на редокса: кратко обобщение

1. Съединение може да бъде описано като &ldquoreduced&rdquo - термин, използван за описание на съединението състояние

2. Съединението може да бъде &ldquoreductant&rdquo - термин, използван за описание на съединението способност (може да намали нещо друго). Синонимният термин "редуциращ агент" може да се използва за описание на същата способност (терминът "квотаген" се отнася до нещо, което може да "направи нещо" - в този случай да намали друга молекула).

3. Съединението може да бъде &ldquooxidant&rdquo - термин, използван за описание на съединението способност (може да окисли нещо друго). Синонимният термин "окислител" може да се използва за описание на същата способност (терминът "квотаген" се отнася за нещо, което може да "направи нещо" - в този случай да окисли друга молекула).

4. Съединение може да се "редуцира" или "да се окисли" - термин, използван за описание на преход към ново състояние

Тъй като всички тези термини се използват в биологията, в Обща биология очакваме да се запознаете с тази терминология. Опитайте се да го научите и да го използвате възможно най-скоро - ние ще използваме термините често и няма да имаме време да дефинираме термини всеки път.

Тест за проверка на знанията

Полуреакция

Тук въвеждаме концепцията за полуреакция. Можем да мислим за всяка полуреакция като описание на това, което се случва с една от двете молекули (т.е. донора и акцептора), участващи в "пълна" редокс реакция. "Пълна" редокс реакция изисква две полуреакции. Ние илюстрираме това по-долу. В примера по-долу половината реакция #1 изобразява молекулата AH става, губи два електрона и протон и в процеса става A + . Тази реакция изобразява окисляването на AH. Половин реакция #2 изобразява молекулата B + получава два електрона и един протон, за да стане BH. Тази реакция изобразява намаляването на B + . Всяка от тези две полуреакции е концептуална и не може да се случи сама. Електроните, загубени в полуреакция №1, ТРЯБВА да отидат някъде, не могат просто да изчезнат. По същия начин електроните, получени в полуреакция № 2, трябва да идват от нещо. Те също просто не могат да се появят от нищото.

Човек може да си представи, че може да има различни молекули, които могат да служат като потенциални акцептори (мястото, където електроните да отидат) за електроните, загубени в полуреакция №1. По същия начин може да има много потенциално намалени молекули, които могат да служат като донори на електрони (източник на електрони) за полуреакция №2. В примера по-долу показваме какво се случва (реакцията), когато молекула AH е донор на електрони за молекула B + . Когато комбинираме донорната и акцепторната полуреакции заедно, получаваме "пълна" редокс реакция, която всъщност може да се случи. На фигурата по-долу ние наричаме тази реакция "Реакция №1". Когато това се случи, ние наричаме двете полуреакции свързани.

Фигура 3. Обща редокс реакция, при която съединение AH се окислява от съединение B+. Всяка полуреакция представлява един вид или съединение за загуба или получаване на електрони (и последващ протон, както е показано на фигурата по-горе). При полуреакция #1 AH губи протон и 2 електрона: във втората полуреакция B + получава 2 електрона и протон. В този пример HA се окислява до A +, докато B + се редуцира до BH.

Използвайки тази идея, можем теоретично да съчетаем и помислим за всякакви две полуреакции, като едната полуреакция служи като донор на електрони за другата половина реакция, която приема дарените електрони. Например, използвайки примера по-горе, бихме могли да помислим за свързване на намаляването на B + това се случва в полуреакция 2 с друга полуреакция, описваща окисляването на молекулата NADH. В този случай NADH би бил донор на електрони за B + . По същия начин можете да съчетаете окисляването на AH, което се случва в полуреакция #1, с полуреакция, описваща редукцията на хипотетичната молекула Z+. Можете да смесвате и съпоставяте полуреакции заедно, както желаете, при условие че едната половина описва окисляването на съединение (то дава електрони) и редукцията на друго съединение (приема дарените електрони).

Бележка за това как пишем пълни реакции срещу половин реакции: В примера по-горе, когато запишем Реакция #1 като уравнение, 2-те електрона и H + които са изрично описани в основните полуреакции, не са изрично включени в текста на пълната реакция. В реакцията по-горе трябва да заключите, че се случва обмен на електрони. Това може да се наблюдава, като се опитате да балансирате зарядите между всеки реагент и съответния продукт. Реагент AH става продукт A + . В този случай можете да заключите, че трябва да се е случило някакво движение на електрони. За да балансирате зарядите на това съединение (да направите сумата от зарядите от всяка страна на уравнението равна), трябва да добавите 2 електрона към дясната страна на уравнението, един, за да отчетете заряда "+" на A + и втора да отиде с H +, която също беше загубена. Другият реагент B + се преобразува в BH. Следователно трябва да получи 2 електрона, за да балансира зарядите, един за B + и втора за допълнителния H +, който беше добавен. Заедно тази информация ви кара да заключите, че най-вероятното нещо да се е случило е, че два електрона са били обменени между AH и B + .

Това ще важи и за повечето редокс реакции в биологията. За щастие, в повечето случаи, или контекстът на реакцията, наличието на химични групи, често ангажирани с редокс (например метални йони), или наличието на често използвани електронни носители (например NAD + /NADH, FAD + /FADH2, фередоксин и др.) ще ви предупреди, че реакцията е от клас "redox". Ще се очаква да се научите да разпознавате някои от тези общи молекули.

Потенциал за намаляване

По конвенция, ние количествено характеризираме редокс реакциите, използвайки мярка, наречена редукционни потенциали.Потенциалът за редукция се опитва да опише количествено &ldquoспособността&rdquo на съединение или молекула за получаване или загуба на електрони. Специфичната стойност на потенциала за редукция се определя експериментално, но за целите на този курс приемаме, че читателят ще приеме, че стойностите в предоставените таблици са разумно правилни. Можем да антропоморфизираме потенциала за редукция, като кажем, че той е свързан със силата, с която дадено съединение може да &ldquoпривлече&rdquo или &ldquoиздърпа&rdquo или &ldquocaping&rdquo електрони. Не е изненадващо, че това е свързано с но не е идентично с електроотрицателност.

Какво е това присъщо свойство да привлича електрони?

Различните съединения, въз основа на тяхната структура и атомен състав, имат присъщи и различни атракции за електроните. Това качество кара всяка молекула да има свой собствен стандарт потенциал за намаляване или Е0&rsquo. Потенциалът за намаляване е относително количество (спрямо някакво &ldquoстандартен&rdquo реакция). Ако изпитваното съединение има по-силно "привличане" към електрони от стандартното (ако двете се конкурират, изпитваното съединение би "взело" електрони от стандартното съединение), ние казваме, че изпитваното съединение има положителен редукционен потенциал. Големината на разликата в E0&rsquo между произволни две съединения (включително стандартните) е пропорционално на това колко повече или по-малко съединенията "желаят" електрони. Относителната сила на потенциала за редукция се измерва и отчита в единици от волта (V)(понякога се записва като електрон волт или eV) или миливолта (mV). Референтното съединение в повечето редокс кули е H2.

Възможна точка за дискусия NB

Префразирайте за себе си: Как описвате или мислите за разликата между концепцията за електроотрицателност и потенциал на червен/вол?

Сигнал за погрешно схващане на Redox студент: Стандартният редокс потенциал за съединение отчита колко силно вещество иска да задържи електрон в сравнение с водорода. Тъй като и редокс потенциалът, и електроотрицателността се обсъждат като измервания за това колко силно нещо „иска“ електрон, те понякога се смесват или объркват един за друг. Те обаче не са. Докато електроотрицателността на атомите в една молекула може да повлияе на нейния редокс потенциал, това не е единственият фактор, който го прави. Не е нужно да се притеснявате как работи това. Засега се опитайте да ги запазите като различни и различни идеи в ума си. Физическата връзка между тези две понятия е доста извън обхвата на този общ клас по биология.

Редокс кулата

Всички видове съединения могат да участват в редокс реакции. Учените са разработили графичен инструмент, окислително-редукционната кула, за да таблират редокс полуреакции въз основа на техните E0 ' стойности. Този инструмент може да помогне да се предскаже посоката на потока на електрони между потенциалните донори и акцептори на електрони и колко промяна на свободната енергия може да се очаква от конкретна реакция. По конвенция всички полуреакции в таблицата са записани в посока на редукция за всяко изброено съединение.

В контекста на биологията електронната кула обикновено класира различни общи съединения (техните полуреакции) от повечето отрицателни E0 ' (съединения, които лесно се освобождават от електрони), до най-положителната Е0 “ (съединения, които най-вероятно приемат електрони). Кулата по-долу изброява броя на електроните, които се прехвърлят при всяка реакция. Например, редуцирането на NAD + до NADH включва два електрона, записани в таблицата като 2e - .

окислена форма

намалена форма

n (електрони)

Eo´ (волта)


Какъв е крайният акцептор на електрони от веригата за транспортиране на електрони?

В краен акцептор на електрони в електрон транспортна верига е молекулен КИСЛОРОД. Транспорт на електрони веригите се използват за извличане на енергия чрез окислително-редукционни реакции от слънчева светлина при фотосинтеза или, като например в случай на окисляване на захари, клетъчно дишане.

По същия начин, какъв е крайният резултат от веригата за транспортиране на електрони? Крайните продукти на веригата за транспортиране на електрони са вода и АТФ. Редица междинни съединения от цикъла на лимонената киселина могат да бъдат отклонени в анаболизма на други биохимични молекули, като несъществени аминокиселини, захари и липиди.

По същия начин хората питат какво е крайният акцептор на електрони?

А финал или терминал акцептор на електрони е молекула, която приема електрони точно в края на верига от електрон прехвърляне. При аеробно дишане терминалът акцептор на електрони е кислород, който се комбинира с два протона и полученото електрони (от електрон транспортна верига) за образуване на вода.

Какъв е крайният акцептор на електрони при окислително фосфорилиране?

В електрони след това се привличат към кислород, който е крайният акцептор на електрони. Важно е да се отбележи, че кислородът трябва да присъства за окислително фосфорилиране да се случи. Водата се образува, когато кислородът получава електрони от протеинов комплекс 4 и се комбинира с протони от вътрешната страна на клетката.


Екип: TU Delft-Leiden/Проект/Наука за живота/EET/теория

В мократа лаборатория интегрирахме пътя за електронен транспорт на Shewanella oneidensis в Ешерихия коли . Тук можете да намерите информация по отношение на консултираната литература относно прилагането на пътя за електронен транспорт в Е. coli.

За улесняване на извънклетъчния транспорт на електрони в Е. coli ние генетично въведохме хетероложен електронен транспортен път на метал-редуциращата бактерия S. oneidensis. Пътят на електронен трансфер на S. oneidensis се състои от цитохроми от С-тип, които транспортират електрони от вътрешната към външната страна на клетката [1]. В резултат на това тази бактерия свързва окисляването на органичната материя с редукцията на неразтворими метали по време на анаеробно дишане. Има няколко протеина, които определят пътя за електроните и по този начин са основните компоненти на пътя на електронен трансфер (виж фигура 1). Нашите протеини за ключови играчи са CymA, цитохром на вътрешната мембрана, MtrA, който е периплазмен декахемен цитохром, MtrC, външна мембрана декахем цитохром и MtrB, β-барел протеин на външната мембрана.


Фигура 1. Основните компоненти на S. oneidensis път на електронен трансфер. Чрез поредица от междумолекулен трансфер на електрон, напр. от менахинол към CymA, от CymA към MtrA и от MtrA през мембранни пори MtrB към MtrC, електроните се пренасят в извънклетъчното пространство. Електроните се получават от лактатно окисление от ензима(ите) лактат дехидрогеназа, от които съществуват няколко форми. NapC е роден Е. coli цитохром със сравнима функционалност с CymA (адаптиран от Goldbeck et al., 2013).

Сега имаме нашия така наречен Mtr електронен тръбопровод, но той няма да функционира, освен ако множеството посттранслационни модификации не бъдат извършени правилно. Протеините за съзряване на цитохром С (Ccm) помагат на протеините на каналите да узреят правилно, като им осигуряват хем, което е едно от изискванията за пренасяне и пренасяне на електрони [2]. Стъпка по стъпка сглобяването на протеиновия комплекс Mtr е описано по-подробно в Детерминистичен модел на сглобяване на комплекс EET и интеграция на отдели, подраздел „Съответни подробности за извънклетъчната система за транспорт на електрони.

Дженсън et al.(2010) са описали генетична стратегия, чрез която Е. coli е в състояние да премести вътреклетъчните електрони, в резултат на метаболитни реакции на окисление, към неорганичен извънклетъчен акцептор чрез възстановяване на част от извънклетъчната верига за електронен трансфер на S. oneidensis [3]. Въпреки това, бактериите, експресиращи Mtr електронен канал, показват нарушен клетъчен растеж. За подобряване на извънклетъчния трансфер на електрони в Е. coli, Голдбек et al. използван Е. coli гостоприемник с по-регулируема експресионна система чрез използване на панел от конститутивни промотори. По този начин те генерират библиотека от щамове, които отделно транскрибират mtr- и ccm оперони. Интересно е, че щамът с подобрен клетъчен растеж и по-малко морфологични промени генерира най-големия максимален ток на cfu (колониообразуваща единица), а не щамът с повече MtrC и MtrA [2]. В Module Electron Transport ние имахме за цел да възпроизведем резултатите, докладвани от Goldbeck et al. по съвместим с BioBrick начин. Доколкото ни е известно, ние сме първият екип на iGEM, който успешно BioBricked пътя на Mtr. На всичкото отгоре успяхме с BioBrick mtrCAB под контрол на отслабен Т7 промотор с lac оператор (T7 lacO) и ccm клъстер под контрола на pFAB640 промотора, комбинация, за която е установено, че генерира най-големия максимален ток [2].

Биосензор, базиран на Shewanella oneidensis Път на електронен транспорт

Системи, базирани на микробни горивни клетки (MFC), като S. oneidensis Пътят на електронен трансфер вече е въведен в областта на биосензорите [4]. Като доказателство за принципа в гореспоменатия случай беше използвана промоторна система, индуцирана с арабиноза. Тези резултати ясно показват, че настоящото производство зависи от добавянето на арабиноза по линеен начин. Ето защо ние вярваме, че прилагането на пътя на електронен трансфер в Е. coli има потенциал да се развие като количествен и евтин биосензор.

Подобрените части водят до извънклетъчен електронен транспорт

Е. coli щамове, експресиращи извънклетъчния комплекс за електронен трансфер, показват ограничен контрол на експресията на MtrCAB. В допълнение, тези щамове показват нарушен клетъчен растеж [2]. Използване на отслабен T7 lacO промотор преди mtrCAB беше показано, че клъстер оптимизира експресията на MtrCAB и намалява морфологичните смущения [2]. Затова се стремяхме да подобрим MtrCAB BioBrick BBa_K1172401 на екипа на Bielefeld 2013 чрез добавяне на отслабения T7 lacO промотор. Докато характеризирахме техния BioBrick, не можахме да открием кодиращата последователност на mtrCAB чрез рестрикционен анализ или секвениране. Затова започнахме от нулата да клонираме mtrCAB гени под контрола на отслабения T7 lacO промотор. Ние потвърдихме последователността и успяхме да покажем извънклетъчен електронен транспорт, използвайки нашия собствен mtrCAB BioBrick BBa_K1316012 (виж фигура 2).


Фигура 2: Плазмид, носещ BBa_K1316012 BioBrick. BBa_K1316012 кодира отслабен T7 lacO промотор и кодиращите последователности на mtrC, mtrA и mtrB, обозначено със сиви стрелки.

Въглероден метаболизъм и електронен транспорт

В този раздел се разглежда общо описание на въглеродния метаболизъм на Е. coli съсредоточен върху генерирането на извънклетъчен електронен транспорт. Освен това са посочени няколко интригуващи предизвикателства, както и възможни последствия по отношение на тези предизвикателства.

Shewanella oneidensis местно приема извънклетъчен път(и) за електронен трансфер

Shewanella oneidensis щам MR-1 е широко изследван за способността му да диша разнообразен набор от разтворими и неразтворими акцептори на електрони. Способността да се използват неразтворими субстрати за дихателни цели се дефинира като извънклетъчен електронен трансфер и може да се случи чрез директен контакт или чрез прехвърляне на електрони в S. oneidensis .

Дишане в моделния организъм Ешерихия коли

Генериране на извънклетъчен електронен транспорт (EET) чрез внедряване и експресиране на гени на S. oneidensis в моделния организъм Ешерихия коли е пряко повлиян от естествения въглероден метаболизъм и поставя, наред с другото, следните въпроси кои въглеродни източници могат да се използват като донори на електрони? Има ли възможности за насърчаване на растежа на E.coli и да направи възможно EET наведнъж? Ефективно, необходими за растежа са АТФ, (въглерод) източници на елементи от съществено значение за растежа и пролиферацията, както и съединения, които служат като донори и акцептори на електрони и, в очакване на предизвикателствата в рамките на модулния електронен транспорт, балансът в естествения хинон / хинол пул, както и NAD(P) / NAD(P)H пулове, наричани редокс баланс. E.coli е доста универсален модел организъм в използването на широк спектър от източници на въглерод и, в зависимост от източника, може да расте аеробно или анаеробно. Следователно въглеродният поток силно зависи от условията на растеж. При глюкоза и при аеробни условия, гликолизата, последвана от пускане на TCA, ще бъде основният път за генериране на АТФ. Анаеробният растеж на глюкозата ще доведе до ферментация, наред с другото, в ацетат и етанол.

Верига(и) за транспорт на естествени електрони в E.coli

Веригата за транспортиране на електрони в редица организми, вкл Е. coli , включва ензимна серия от донори и акцептори на електрони в мембранно-свързани комплекси, разположени във вътрешната мембрана на митохондриите. Всеки донор на електрони предава електрони към електроотрицателен акцептор. Този редуциран акцептор дарява електроните на следващ акцептор, който е още по-електроотрицателен, процес, който продължава надолу по серията, докато в аеробните култури електроните се прехвърлят към кислорода, най-електроотрицателния и терминален акцептор на електрони във веригата. Освободената енергия от прехвърлянето на електрони от донор към акцептор се използва за генериране на протонен градиент през митохондриалната мембрана чрез изпомпване на протони в междумембранното пространство, което произвежда термодинамично състояние, което има потенциал да върши работа. Този процес се нарича окислително фосфорилиране: АДФ се фосфорилира до АТФ, използвайки енергията на водородното окисление в последователни стъпки. Процент от електроните не завършват серията и директно изтичат към кислород. Бактериите могат да използват множество различни донори на електрони, дехидрогенази, оксидази и редуктази, както и няколко различни акцептори на електрони, което води до множество електронни транспортни вериги, работещи едновременно.

Конкурентни поглъщания за електрони в Е. coli където е описано по следния начин от Дженсън [3] „Бактерията винаги се нуждае от процес на окисление, включващ дихателната верига и използване на хинонов басейн, за да остане жива. За да направим това да работи, трябва по някакъв начин да създадем разделение между дихателната верига, която осигурява електроните и дихателната верига, която осигурява енергия на клетката.“ Как можем или трябва да интегрираме или разделяме пътищата за пренос на електрони и дихателните пътища? Първите мисли по този въпрос включват възможното физическо разделяне на процесите на окислително фосфорилиране и извънклетъчен електронен транспорт, насищане на естествения „запас“ или добавяне на инхибитор на АТФ-синтазата. Възможно ли е да се направят промени в относителните потоци и ако да, какво е въздействието върху растежа за едно и EET на друго ниво? Възможен вариант, с който продължихме, беше анаеробният растеж, за да се избегне изтеглянето на електрони от кислород през естествената гликолиза, последвана от TCA и обработена чрез окислително фосфорилиране.

Съответни основи на въглеродния метаболизъм

Както бе споменато в предишните раздели, собствени електронни транспортни вериги присъстват в Ешерихия коли and form an interesting sidetrack regarding electron transfer. On a different level, implementing extracellular electron transport in model organism Е. coli calls for a conditional electron acceptor electron transfer should be possible, however, the potential should be such in order for the compound to be able to ‘pull’ and to be reduced. Implementing the system in which growth as well as transfer is made possible is followed by creation of a system or device in which an electrode functions as acceptor and electrons are shuttled out of the cell in order for extracellular electron transfer to take place. Route of choice should, at that point, be the modified pathway of S. oneidensis implemented in Е. coli . Control of operon expression regarding enzymes functional in carbon metabolism is exerted at the transcriptional level in response to the availability of (amongst others) the electron acceptors oxygen, fumarate, and nitrate. Oxygen is the preferred electron acceptor and represses the terminal reductases of anaerobic respiration. Energy conservation is maximal with oxygen and lower with, for example, fumarate. By this regulation pathways with high ATP or growth yields are favored. Oxygen, however is (too) strong an acceptor and, theoretically, will not make transport via routes that pose less promising redox potentials possible. Cultivation must thus be anaerobic. Thought experiments included fumarate as an electron acceptor, however, not only the potential is of relevance. Using fumarate, for example, will result in a change in pH. The formation of potentially toxic intermediates will have to be taken into account. Also, if there is a route for E.coli to reduce from a previous accceptor, it will do so and shift metabolism towards the original ‘waste’ product [6].

Several optional routes for generation of ATP and reducing factors have been considered. For example, glucose consumed anaerobically as a source of carbon would be able to generate ATP and necessary cofactors excluding the implemented electron transport system. Questions posed with respect to pyruvate utilization, generating ethanol, acetyl-CoA (incl. ATP) and fumarate, are, amongst others, whether there are transporters present in order to relief the cell from reaction products. What determines the conversion of pyruvate to acetyl-CoA when sinks are changed for EET purposes, there not seemingly being theoretical reasons for respiring it to carbon dioxide? In general, when looking into carbon source utilization, one would have to prevent alternative routes of generation of ATP. This includes prevention of substrate phosphorylation resulting in the formation of adenosine triphosphate (ATP) by the direct transfer of a phosphate group to adenosine diphosphate (ADP) from a reactive intermediate. A carbon source is needed in which substrate phosphorylation is not possible in order to prevent generation of ATP via this route. Glycerol, for example, is a potential source of carbon. However, there is a possibility of substrate phosphorylation from glycerol to pyruvate. Summarizing, in order to choose a feasible source of carbon, it is of importance to check possibilities regarding metabolism where substrate phosphorylation is not an option. Being quite the versatile organism, any fermentation pathway from which the organism is able to achieve a redox balance can replace the indigenous fermentation pathway(s) of Е. coli . Jensen mentioned having specifically avoided carbon sources that provide types of growth other than anaerobic respiration (i.e. anaerobic fermentation), although she also points to the fact that "(..) the assumption that fermentation will siphon electrons away from the electron conduit has not been proven one could argue that a combination of fermentation and respiration could better support growth, and thus increase current out of the cell. Although I have done a series of experiments to determine what carbon source works best in our engineered Е. coli strains, experiments using a mixture of these carbon sources with a fermentable sugar, such as glucose, may provide valuable insight into what impact fermentation has on anode reduction." [3].

Utilization of lactate as sole carbon source

Е. coli, a facultative anaerobe, carries out mixed-acid fermentation of glucose in which the principal products are formate, acetate, D-lactate, succinate, and ethanol. During anaerobic growth, D-lactate is produced in order to recycle NADH produced by glycolysis. Cofactor NAD+ is generated, lactate secreted, the net supply per glucose being 2 ATP. This points to a first major issue in growth on lactate [5, 6]. Enzymes involved in the conversion of lactate to pyruvate and vice versa are LldD, specific for D-lactate, soluble LdhA, an NAD-linked fermentative enzyme and Dld, a membrane-associated respiratory enzyme. Formation of D(-)lactate from pyruvate catalyzed by D-LDH is most likely unidirectional [5, 6], which could mean pyruvate as a product in use of lactate could be (re)metabolized to lactate. Use of L-lactate and stimulation of E.coli to generate pyruvate in an enzymatic reaction using L-lactate specific L-LDH could pose an interesting solution to this potential problem. As Jensen reports, to date, increasing the number of conduits by transcriptionally upregulating mtrCAB has never increased iron oxide or electrode reduction, and it has not yet been determined why. As a possible explanation Jensen proposes that lactate oxidation by lactate dehydrogenase is rate limiting, inherently limiting the number of electrons delivered to the conduit.

In conversion of lactate to pyruvate, generation of ATP will be confined to a minimum and will thus affect growth. Aerobic growth on glucose followed by anaerobic generation of electron transport on lactate seems, summarizing, most feasible in development of a system in which extracellular electron transport is functional. Due to exposure to oxygen, enzymes functional in the tricarboxylic acid cycle (TCA cycle) will be expressed.

Redoxpotentials of elements central in electron transfer

Proteins of which the extracellular electron transport chain consists can be classified, in part, as cytochromes. Cytochromes are proteins containing one or several groups of heme, a porphyrrin structure able to bind iron. The basics for electron transfer are in fact formed by the redoxpotentials of the relevant compounds, the consecutive intracellular shuttles shifting electrons from the original electron donor. the carbon source. eventually towards a terminal electron acceptor, being the counterelectrode. Troubling are the redoxpotentials of several consecutive cytochromes, starting with CymA and / or native NapC. If NADH is not reduced, it will build up in the cell, as proposed in the section Modeling: Flux Balance Analysis of the EET Module and will form a bottleneck in generation of EET.

CymA and NapC carry several heme groups, of which the spin states of bound iron determine the redoxpotentials, that can vary considerably and will thus determine to what extent reduction (i.e. transport) takes place. It must also be mentioned that the transfer of electrons in vivo is, to a certain extent, determined by the surroundings of the protein considered as well as the states of, amongst others, redox poules and might thus be quite different than potentials determined инвитро [7].

Challenges and follow-up in generation of extracellular electron transport

Major concept of interest is to what extent generation of ATP for growth might take place, however, it must be considered if that is the actual objective – an in-field plug-and-play biosensor used in, for example, the laboratory, might be considered a one-use-only device in that case, it is of less importance to have proliferating cells. It might also be of interest to consider the possibility that once the EET has been saturated, the culture can be shifted towards aerobe glucose metabolism in order to get rid of the overflow of NADH. As the setup for measurements of current has been successfully implemented by this team, experiments might be executed in order to determine carbon sources maximizing EET. Also, in order to get a grip on use of D- and / or L-lactate, media could be measured after growth for the ratio of these isomers. FBA is per definition steady state closed experimental system no growth or flux. How can or should we integrate or separate electron transfer- and respiratory pathways? Could we separate these processes physically, or saturate the natural ‘stock’, or grow anaerobically?

Determination of bottlenecks must be continued via carefully designed experiments. Are there, for instance, alternatives to NapC and / or can we increase NapC transcription? What is the impact of use of the native versus an engineered cytochrome C maturation system? Is there an influence of heme availability on the system? Is it possible and useful to increase the amount of type-II secretion systems present? Can we optimize transport and conductivity by including electron shuttles or mediators, ie. riboflavins? (possible) native transmembrane electron transport E.coli.

An interesting final thought centers on redox potentials. As mentioned in the section ‘Redoxpotentials of elements central in electron transfer’, these potentials, resulting from differing spin states of iron, might pose a problem in transfer of electrons. Moving to a whole different section of Chemical Biology, redox potentials might in fact be adjusted. Reactivity of the iron center in heme depends on the coordination of iron by its ligands. Ligand chemistry, changing in the first coordination sphere, could decrease the overall potential of (for instance) CymA. At this point in time, this type of chemistry is not relevant for iGEM 2014. In a near future, however, it may very well be.


Final Electron Acceptor

That substance which receives the terminal waste product на клетъчно дишане.

The most common of final electron acceptors is molecular oxygen, О2, which combines with the spent електрони на клетъчно дишане, заедно с protons, to generate what is known as metabolic water. ние дишам in to supply the кислород necessary to keep клетъчно дишане отивам. Без кислород на електрони в електрон транспортна верига have nowhere to go, so it backs up the system, shutting down the "аеробни" means of generating АТФ.

There in addition exists a whole diversity of electron acceptors that are used in what is known as анаеробно дишане. Anaerobic respiration is used by numerous бактериална types, particularly прокариоти that can be referred to as chemolithotrophs or "rock eaters". These non-кислород final electron acceptors generally require higher energy electrons отколкото кислород, resulting in less енергия extraction (proton pumping) than can be achieved by анаеробни electron transport chains.


Discussion and Future Directions

Instead of a hierarchal regulation of the respiration enzymes by a large number of transcription factors as is seen in Е. coli and other bacteria (Table 1 Unden and Bongaerts, 1997 Arai, 2011 Hartig and Jahn, 2012), Campylobacterota possess a less sophisticated regulation of their branched electron transport chains. Adaptation to a host in a number of Campylobacterota has led to the loss many genes including metabolic regulators genes as the host provides a steady predictable supply of energy substrates (Moran, 2002 Koskiniemi et al., 2012). Instead of using multiple global and local regulatory proteins, the branched electron transport chain in Campylobacterota is subjected to more global cues from the environment. This is in line with the complexity of respiratory routes that correlates with the lifestyle of the Campylobacterota (Figure 1, Table 1). The respiratory behavior of these organisms can thus make us understand more about a bacterium lifestyle and potentially why, how, and when a bacterium becomes pathogenic.

There is little conservation between the regulatory proteins of the Campylobacterota, which resembles the high mutagenic and evolutionary rate of this phylum (Porcelli et al., 2013). Nevertheless, two main strategies of electron transport chain regulation can be distinguished: first, the repression of reductases that are lower on the redox hierarchical ladder and second, the substrate dependent induction of a specific reductase. Campylobacterota seem to rely mostly on the ladder mechanism. In the absence of the preferred electron acceptor, all other reductases seem to be expressed, irrespective of the presence of their cognate substrates. As a result, co-respiration of several chemical energy sources is likely to be a common event in Campylobacterota (Lorenzen et al., 1993 Weingarten et al., 2008 Dahle et al., 2013 Goris et al., 2015) a phenomenon also observed in some other bacteria (Fuchs et al., 2007 Chen and Strous, 2013), indicating that this represents an evolutionary beneficial method to efficiently adapt to environmental electron acceptors. There are observations of species prioritizing a fast growth rate over a higher growth yield (Lele and Watve, 2014). This behavior indicates that respiratory substrates are probably only temporarily available, and fast growth burst are the best strategy to gain an advantage over competing microorganisms (Foster et al., 2017). Another remarkable similarity is the conservation of formate and hydrogen respiratory enzymes in Campylobacterota. These donors, with low redox potentials are also implicated as essential for survival under certain (anoxic) conditions.

It is clear from this report that more data are needed, especially from the free-living Campylobacterota, to get a deeper insight how these bacteria regulate their electron transport chains. Several fundamental questions are still unanswered, such as what are the exact signals and mechanism that these bacteria use to adapt to the environment. There is a clear link between chemotaxis and respiration, since many chemoattractants are metabolic substrates and bacteria often cumulate inside optimal respiratory zones, but how they are mechanistically and molecularly linked is not known. Transcriptomics, proteomics, and metabolomics data obtained by growing these bacteria and appropriate derived mutants in the presence of different electron acceptors/donors are needed to further develop our understanding of the mechanisms used to regulate the electron transport chain in Campylobacterota. However regulation of the electron transport chain by more global cues from the environment and co-respiration are mechanism that play an important role in Campylobacterota and distinguish them from other bacteria.


Which is the final electron acceptor in the electron transport chain of cellular respiration? NADH FADH2 кислород carbon dioxide

The answer is Oxygen .. so the name "oxidative phosphorelaton".

This potential is then used to drive ATP synthase and produce ATP from ADP and a phosphate group. Biology textbooks often state that 38 ATP molecules can be made per oxidised glucose molecule during cellular respiration (2 from glycolysis, 2 from the Krebs cycle, and about 34 from the electron transport system).

The correct answer would be:

Neither of these response options accurately features the anaerobic electron transport chain.

The anaerobic respiration system vibrated by an electron transport chain is a mechanism that anaerobic bacteria have to maintain their respiration.

This mechanism does not require oxygen in the atmosphere, that is why it is said to be an anaerobic mechanism.

Bacteria do not all need oxygen in the environment to live, some need that oxygen is not exactly present (strict anaerobes) or that it is at low partial pressures (facultative anaerobes).

This mechanism is very characteristic in its location since it is located in the inner membrane of the mitochondria, that is why it will decide to indicate that option as the correct one.

QUESTION 5 Which of the following is a product of the general photosynthesis equation? water oxygen carbon dioxide none of the above

During the process of photosynthesis, carbon dioxide and water are transformed into glucose and oxygen.

This reaction occurs when sunlight energy transforms six carbon dioxide molecules and twelve water molecules into one glucose molecule, six oxygen gas molecules and six water molecules.

Photosynthesis products are substances formed from the result of a chemical reaction, where reagents are broken down and rearranged.

Carbon dioxide and water are the reactants in photosynthesis and glucose, oxygen and water are the products.

Hai there :3 I'm planning to study chemical engineering.

Question related to Biochemistry (Photosynthesis & Cellular Respiration)

1. Chemiosmosis. In the process of chemiosmosis, specific enzymes (such as ATP synthase) create ATP. Hydrogen ions go from a higher proton concentration to a lower one, which is why it's called chemio"osmosis"

2. Electron Transport Chain (ETC). Името казва всичко. Simply explained, electrons are transported and transferred in the mitochondrial membrane.

3. Oxygen. O2, the diatomic molecule, is essential in respiration. In the final stage of respiration, at the near end of the electron transport chain, oxygen accepts protons to become water. Cells use O2 during oxidative phosphorylation.

4. NADPH. I remember learning what this acronym means by heart. Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate Hydrogen. NADPH is essential in photosynthesis as a typical coenzyme in the reduction of chemical reactions.

C. Coupled reactions establish an electrochemical gradient across a membrane.

During cellular respiration in mitochondria, and during photosynthesis in chloroplasts, the electron transport chain requires a proton gradient to pump protons across the membrane by active transport. Protons flow back across the membrane by facilitated diffusion through ATP synthase, which utilizes them to phosphorylate ADP to ATP.This process of ATP synthesis by harnessing the elctrochemicaal gradient geenrated by the diffusion of protons across the biological membrane through ATP synthase is called chemiosmosis.

4 When ADP adds another phosphate, it becomes . ATP AMP ABP none of the above

ADP = adenosine diphosphate
ATP = adenosine triphosphate

so when another phosphate is added to ADP, it becomes ATP.

In fact, during the actual conversion, the product is ATP and AMP. ATP has one more phosphate, AMP has one less.

1) The electrons that travel down the electron transport chain come from the NADH and FADH2 molecules produced in the three previous stages of cellular respiration : glycolysis, pyruvate oxidation, and the citric acid cycle.

2) At the end of the electron transport chain is the Oxygen that will accept electrons and picks up protons to form water.
If the oxygen molecule is not there the electron transport chain will stop running, and ATP will no longer be produced.