Дыхание эукариотической клетки: электронотранспортная цепь
В цикле Кребса кислород прямо не участвует. В результате реакций цикла Кребса молекула глюкозы полностью окисляется. Часть ее энергии использовалась на синтез АТФ из АДФ . Большая часть, однако, остается в форме электронов, образовавшихся при окислении углерода. Эти электроны переходят к переносчикам электронов, главнейший из которых NAD , и находятся на высоком энергетическом уровне. Переносчики электронов передают их на электронотранспортную цепь, в основе которой лежат различные белки (в частности, цитохромы ). Параллельно другой компонент цепи - хиноны - обеспечивает перенос протонов через мембрану митохондрий . Например, когда молекула хинона захватывает электрон от цитохрома , она присоединяет и протон из окружающей среды. Если хинон отдает электрон следующему цитохрому , то протон возвращается в среду. При этом устанавливается протонный градиент.
Протонный градиент способствует синтезу АТФ из АДФ . При движении электронов по электронотранспортной цепи они спускаются "под горку" с высокого энергетического уровня на более низкий, к кислороду. Энергия, которая при этом выделяется, используется опять же для синтеза АТФ из АДФ . Данный процесс называется окислительным фосфорилированием (ныне большинство биохимиков полагают, что окислительное фосфорилирование в митохондриях осуществляется путем хемиосмотического сопряжения (теория английского биохимика Петера Митчелла, Нобелевская премия по химии за 1978 г.)).
В конце цепи электроны захватываются кислородом и объединяются с протонами (ионами водорода) с образованием молекулы воды.
В результате расщепления одной молекулы глюкозы в процессе дыхания образуется 36 молекул АТФ . Анаэробное брожение дает лишь две молекулы АТФ на каждую молекулу глюкозы .
Энергия, запасенная в виде АТФ, используется далее для осуществления всех биохимических реакций и всех физиологических процессов в клетке, требующих ее затрат.
