Који су реактанти ланца транспорта електрона?

Ланац преноса електрона (ЕТЦ) је биохемијски процес који производи већину ћелијског горива у аеробним организмима. То укључује нагомилавање протонске покретачке силе (ПМФ), која омогућава производњу АТП, главног катализатора ћелијских реакција. ЕТЦ је серија редокс реакција где се електрони преносе из реактаната у митохондријске протеине. То протеинима даје способност да крећу протоне кроз електрохемијски градијент, формирајући ПМФ.

•••Пхотос.цом/АблеСтоцк.цом/Гетти Имагес

Главни биохемијски реактанти ЕТЦ су донатори електрона сукцинат и никотинамид аденин динуклеотид хидрат (НАДХ). Они се генеришу поступком који се назива циклус лимунске киселине (ЦАЦ). Масти и шећери се разлажу на једноставније молекуле попут пирувата, који се затим уносе у ЦАЦ. ЦАЦ одузима енергију из ових молекула да би произвео електроне густе молекуле потребне ЕТЦ-у. ЦАЦ производи шест молекула НАДХ и преклапа се са одговарајућим ЕТЦ када формира сукцинат, други биохемијски реактант.

Фузија молекула прекурсора сиромашног електронима, названог никотинамид аденин динуклеотид (НАД +) са протоном, формира НАДХ. НАДХ се производи унутар митохондријалне матрице, најунутарњег дела митохондрија. Разни транспортни протеини ЕТЦ-а налазе се на унутрашњој мембрани митохондрија, која окружује матрицу. НАДХ донира електроне класи ЕТЦ протеина названој НАДХ дехидрогеназе, такође познатој као комплекс И. Ово разграђује НАДХ назад у НАД + и протон, преносећи четири протона из матрице у процесу, повећавајући ПМФ. Још један молекул назван флавин аденин динуклеотид (ФАДХ2) игра сличну улогу као донор електрона.

Сукцинатни молекул је произведен у једном од средњих корака ЦАЦ, а затим се разграђује у фумарат да би помогао у формирању донора електрона дихидрохинона (КХ2). Овај део ЦАЦ се преклапа са ЕТЦ-ом: КХ2 покреће транспортни протеин назван Комплекс ИИИ, који делује на избацивање додатних протона из митохондријске матрице, повећавајући ПМФ. Комплекс ИИИ активира додатни комплекс назван Комплекс ИВ, који ослобађа још више протона. Дакле, разградња сукцината на фумарат резултира избацивањем бројних протона из митохондриона кроз два интеракциона протеинска комплекса.

•••Јустин Сулливан / Гетти Имагес Невс / Гетти Имагес

Ћелије користе енергију кроз низ спорих, контролисаних реакција сагоревања. Молекули попут пирувата и сукцината ослобађају корисну енергију када се сагоревају у присуству кисеоника. Електрони у ЕТЦ-у се на крају преносе у кисеоник, који се редукује у воду (Х2О), упијајући притом четири протона. На тај начин, кисеоник делује и као терминални прималац електрона (последњи је молекул који добија ЕТЦ електроне) и као есенцијални реактант. ЕТЦ се не може догодити у одсуству кисеоника, па ћелије изгладнеле кисеоником прибегавају веома неефикасном анаеробном дисању.

Крајњи циљ ЕТЦ-а је производња високоенергетског молекула аденозин-трифосфата (АТП) који катализује биохемијске реакције. Прекурсори АТП, аденозин дифосфат (АДП) и неоргански фосфат (Пи) лако се увозе у митохондријску матрицу. Потребна је високоенергетска реакција да би се АДП и Пи повезали, а ту ПМФ и ради. Омогућавањем протона да се врате у матрицу ствара се радна енергија која форсира стварање АТП из његових прекурсора. Процењује се да 3,5 водоника мора да уђе у матрицу да би се формирао сваки АТП молекул.