Elektronik transportkæden (ETC) er den biokemiske proces, der producerer det meste af en celle brændstof i aerobiske organismer. Dette indebærer opbygningen af ​​en protonmotivkraft (PMF), som tillader produktion af ATP, den vigtigste katalysator for cellulære reaktioner. ETC er en serie af redoxreaktioner, hvor elektroner overføres fra reaktanter til mitokondriale proteiner. Dette giver proteinerne mulighed for at bevæge protoner på tværs af en elektrokemisk gradient, der danner PMF.

Citronsyrecyklusmængderne i ETC

ETC's vigtigste biokemiske reaktanter er elektrondonatorerne succinat og nikotinamid adenin-dinukleotidhydrat (NADH). Disse er dannet af en proces kaldet citronsyre cyklus (CAC). Fedtstoffer og sukker er opdelt i enklere molekyler som pyruvat, som derefter indtager CAC. CAC strimler energi fra disse molekyler for at fremstille de elektron-tætte molekyler, der kræves af ETC. CAC producerer seks NADH-molekyler og overlapper med ETC-ordningen, når den danner succinat, den anden biokemiske reaktant.

NADH og FADH2

Fusion af et elektronstabilt precursormolekyle kaldet nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD +) med en protonform NADH. NADH fremstilles inden for mitokondriamatrixen, den innerste del af mitokondrionen. De forskellige transportproteiner af ETC er placeret på den mitokondrie indre membran, der omgiver matrixen. NADH donerer elektroner til en klasse af ETC proteiner kaldet NADH dehydrogenaser, også kendt som Complex I. Dette bryder NADH tilbage ned i NAD + og en proton, der transporterer fire protoner ud af matrixen i processen, hvilket øger PMF. Et andet molekyle kaldet flavin adenin dinukleotid (FADH2) spiller en lignende rolle som en elektron donor.

Succinat og QH2

Succinatmolekylet er produceret ved et af de centrale trin i CAC og er efterfølgende nedbrydes til fumarat for at hjælpe med at danne dihydroquinon (QH2) elektrondonor. Denne del af CAC overlapper med ETC: QH2 driver et transportprotein kaldet Complex III, som virker til at udvise yderligere protoner fra mitokondriamatrixen, hvilket øger PMF. Kompleks III aktiverer et yderligere kompleks kaldet Complex IV, som frigiver endnu flere protoner. Nedbrydningen af ​​succinat til fumarat resulterer således i udvisning af adskillige protoner fra mitokondrionen gennem to interaktive proteinkomplekser.

Oxygen

Celler anvender energi gennem en række langsomme, kontrollerede forbrændingsreaktioner. Molekyler såsom pyruvat og succinat frigiver nyttig energi, når de forbrændes i nærvær af oxygen. Elektroner i ETC overføres til sidst til ilt, som reduceres til vand (H2O), absorberer fire protoner i processen. På denne måde virker oxygen som både en terminal elektronmodtager (det er det sidste molekyle at få ETC-elektronerne) og en væsentlig reaktant. ETC kan ikke ske i mangel af ilt, så oxygen-sultede celler ty til meget ineffektiv anaerob respiration.

ADP og Pi

Det ultimative mål for ETC er at producere høj energi molekyl adenosintrifosfat (ATP) for at katalysere biokemiske reaktioner. Præcursorerne for ATP, adenosindiphosphat (ADP) og uorganisk phosphat (Pi) importeres let til mitokondriematrixen. Det kræver en høj energi reaktion på binding ADP og Pi sammen, hvilket er hvor PMF virker. Ved at lade protoner tilbage i matrixen produceres arbejdende energi, hvilket tvinger dannelsen af ​​ATP fra dets forstadier. Det anslås at 3,5 hydrogener skal indtaste matrixen for dannelsen af ​​hvert ATP-molekyle.