Elektrónový transportný reťazec (ETC) je biochemický proces, ktorý produkuje väčšinu paliva bunky v aeróbnych organizmoch. To zahŕňa nahromadenie protónovej hnacej sily (PMF), ktoré umožňuje produkciu ATP, hlavného katalyzátora bunkových reakcií. ETC je séria redoxných reakcií, pri ktorých sa elektróny prenášajú z reaktantov na mitochondriálne proteíny. To dáva proteínom schopnosť pohybovať protónmi cez elektrochemický gradient, čím sa vytvára PMF.
Cyklus kyseliny citrónovej sa napája do ETC
•••Photos.com/AbleStock.com/Getty Images
Hlavnými biochemickými reaktantmi ETC sú donory elektrónov sukcinát a hydrát nikotínamidu a adenín-dinukleotidu (NADH). Vznikajú procesom nazývaným cyklus kyseliny citrónovej (CAC). Tuky a cukry sa štiepia na jednoduchšie molekuly, ako je pyruvát, ktoré sa potom dostávajú do CAC. CAC oddeľuje energiu z týchto molekúl na výrobu elektrónovo hustých molekúl potrebných pre ETC. CAC produkuje šesť molekúl NADH a prekrýva sa so správnym ETC, keď tvorí sukcinát, ďalší biochemický reaktant.
NADH a FADH2
Fúzia elektrónovo chudobnej prekurzorovej molekuly nazývaná nikotínamid adenín dinukleotid (NAD +) s protónom vytvára NADH. NADH sa produkuje v mitochondriálnej matici, najvnútornejšej časti mitochondrií. Rôzne transportné proteíny ETC sa nachádzajú na mitochondriálnej vnútornej membráne, ktorá obklopuje matricu. NADH daruje elektróny triede ETC proteínov nazývanej NADH dehydrogenázy, známej tiež ako komplex I. Toto rozbije NADH späť na NAD + a protón a v procese prenesie štyri protóny z matice, čím sa zvýši PMF. Ďalšia molekula nazývaná flavín adenín dinukleotid (FADH2) hrá podobnú úlohu ako donor elektrónov.
Succinate a QH2
Molekula sukcinátu je produkovaná jedným zo stredných stupňov CAC a následne je degradovaná na fumarát, aby pomohol vytvoriť donor elektrónov dihydrochinónu (QH2). Táto časť CAC sa prekrýva s ETC: QH2 napája transportný proteín s názvom Complex III, ktorý pôsobí na vylúčenie ďalších protónov z mitochondriálnej matrice, čím zvyšuje PMF. Komplex III aktivuje ďalší komplex s názvom Komplex IV, ktorý uvoľňuje ešte viac protónov. Teda degradácia sukcinátu na fumarát vedie k vylúčeniu mnohých protónov z mitochondrií cez dva interagujúce proteínové komplexy.
Kyslík
•••Justin Sullivan / Getty Images Novinky / Getty Images
Bunky využívajú energiu prostredníctvom série pomalých, riadených spaľovacích reakcií. Molekuly ako pyruvát a sukcinát uvoľňujú užitočnú energiu, keď sa spaľujú v prítomnosti kyslíka. Elektróny v ETC sa nakoniec dostanú na kyslík, ktorý sa redukuje na vodu (H2O) a absorbuje pri tom štyri protóny. Týmto spôsobom kyslík účinkuje ako terminálny príjemca elektrónov (je to posledná molekula, ktorá získava ETC elektróny) a ako zásadný reaktant. K ETC nemôže dôjsť pri nedostatku kyslíka, takže bunky zbavené kyslíka sa uchýlia k vysoko neúčinnému anaeróbnemu dýchaniu.
ADP a Pi
Konečným cieľom ETC je výroba vysokoenergetickej molekuly adenozíntrifosfátu (ATP) na katalýzu biochemických reakcií. Prekurzory ATP, adenozíndifosfátu (ADP) a anorganického fosfátu (Pi) sa ľahko importujú do mitochondriálnej matrice. Spojenie ADP a Pi vyžaduje vysokú energetickú reakciu, čo je miesto, kde PMF funguje. Umožnením protónov späť do matice sa produkuje pracovná energia, ktorá núti k tvorbe ATP z jej prekurzorov. Odhaduje sa, že pre tvorbu každej molekuly ATP musí do matrice vstupovať 3,5 vodíka.
