Комплексы дыхательной цепи и окислительное фосфорилирование у человека
Полное окисление одной молекулы глюкозы до углекислого газа и воды приводит к образованию до 38 молекул АТФ . Если же глюкоза путем анаэробного гликолиза превращается в лактат , образуются всего две молекулы АТФ . Энергетические потребности мозга высоки, а возможности синтеза АТФ из других источников малы. Энергия необходима клеткам мозга, как и всем прочим клеткам, для поддержания собственной структуры, а также для выполнения особых функций, в частности поддержания электрохимических трансмембранных ионных градиентов. На обеспечение этих градиентов натрия и калия затрачивается до 40% всего кислорода, потребляемого мозгом . Энергетические запасы ЦНС малы, и даже кратковременное отсутствие глюкозы либо кислорода приводит к необратимому повреждению клеток.
Окислительное фосфорилирование происходит главным образом в митохондриях . У митохондрий есть наружная мембрана, проницаемая для крупных молекул, и относительно непроницаемая внутренняя мембрана. В транспорте электронов участвуют восстановленный НАД ( НАДН ) и восстановленный флавинадениндинуклеотид . Оба эти вещества, образующиеся в цикле Кребса , переносят электроны на ферменты дыхательной цепи, расположенные на внутренней мембране митохондрий. Эти ферменты называют комплексами дыхательной цепи и обозначают номерами I-V. Комплексы I и II обеспечивают перенос электронов на убидекаренон (кофермент Q10) . Затем электроны переходят последовательно на комплекс III, цитохром C , комплекс IV и наконец доходят до конечного звена - кислорода. Параллельно с этим происходит выброс протонов через внутреннюю мембрану митохондрий и создается электрохимический протонный градиент. Используя энергию этого градиента, комплекс V ( H+-АТФ-синтетаза ) обеспечивает синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата, а затем посредством адениннуклеотидтранслоказы , локализованной на внутренней мембране митохондрий, АТФ обменивается на АДФ.
