8.9: 電子伝達系
細胞呼吸の最終段階は酸化的リン酸化であり、(1)電子伝達系と(2)化学浸透から構成されています。
電子伝達系とは、真核細胞のミトコンドリア内膜や原核細胞の細胞膜に存在するタンパク質やその他の有機分子の集合体です。電子伝達系の主な機能は2つあります。1つは、プロトン勾配を作り、化学浸透でATPを作るためのエネルギーを貯蔵することです。もう1つは、解糖系やクエン酸サイクルで使用されるNAD+やFADなどの電子キャリアを生成することです。
一般的に、電子伝達系の分子は4つの複合体（I～IV）で編成されます。分子は、複数の酸化還元反応によって電子を互いに受け渡し、電子伝達系を通してエネルギーの高いところから低いところへ電子が輸送されます。これらの反応によりエネルギーが放出され、複合体によりH+が内膜を通過します（マトリックスから膜間腔へ）。これにより、内膜を介したプロトン勾配が形成されます。
NADHとFADH2は、細胞呼吸の初期段階で生成された還元型電子輸送体です。NADHは複合体Iに直接電子を入力し、複合体Iはそのエネルギーを利用してプロトンを膜間に送り込みます。FADH2は、膜間部にプロトンを送り込まない唯一の複合体である複合体IIに電子を入力します。したがって、FADH2はNADHほどプロトン勾配には寄与しません。NADHとFADH2はそれぞれ電子輸送体のNAD+ とFADへ変換されます。
NADHとFADH2は双方、電子を複合体IIIに渡すユビキノンへと電子を輸送します。そこから、電子はモバイル電子輸送体のシトクロムc(cytc)へと渡されます。Cytcは電子を複合体Ⅴに運び、そこでO2に渡されます。酸素は壊れ、二つの酸素原子となってそれぞれが二つの陽子を受け取り、水を生成します。
