8.6: Elektronentransportketens

De laatste fase van cellulaire ademhaling is oxidatieve fosforylering, die bestaat uit (1) een elektronentransportketen en (2) chemiosmose.

De elektronentransportketen is een reeks eiwitten en andere organische moleculen die worden aangetroffen in het binnenmembraan van mitochondriën in eukaryotische cellen en in het plasmamembraan van prokaryotische cellen. De elektronentransportketen heeft twee primaire functies: het produceert een protongradiënt – slaat energie op die kan worden gebruikt om ATP te creëren tijdens chemiosmose – en genereert elektronendragers, zoals NAD ⁺ en FAD, die worden gebruikt bij glycolyse en de citroenzuurcyclus.

Over het algemeen zijn moleculen van de elektronentransportketen georganiseerd in vier complexen (I-IV). De moleculen geven elektronen aan elkaar door via meerdere redoxreacties, waarbij elektronen van hogere naar lagere energieniveaus door de transportketen worden verplaatst. Deze reacties geven energie vrij die de complexen gebruiken om H ⁺ door het binnenmembraan te pompen (van de matrix naar de intermembraanruimte). Dit vormt een protongradiënt over het binnenmembraan.

NADH en FADH ₂ zijn gereduceerde elektronendragers die geproduceerd zijn tijdens eerdere cellulaire ademhalingsfasen. NADH kan rechtstreeks elektronen invoeren in complex I, dat de vrijgekomen energie gebruikt om protonen in de intermembraanruimte te pompen. FADH ₂ voert elektronen in in complex II, het enige complex dat geen protonen in de intermembraanruimte pompt. FADH ₂ draagt dus minder bij aan het protongradiënt dan NADH. NADH en FADH ₂ worden weer omgezet in hun respectievelijke elektronendragers NAD ⁺ en FAD.

Zowel NADH als FADH ₂ dragen elektronen over naar ubiquinon, een mobiele elektronendrager die de elektronen doorgeeft aan complex III. Vanwaar de elektronen worden overgebracht naar de mobiele elektronendrager cytochroom c (cyt c ). Cyt c levert de elektronen aan complex IV, dat ze doorgeeft aan O ₂ . Zuurstof breekt uit elkaar en vormt twee zuurstofatomen die elk twee protonen accepteren om water te vormen.