Oxidativ fosforylering i den inre mitochondrialmembranen genererar majoriteten av cellens ATP. Elektrontransportkedjan (ETC) består av fyra respiratoriska komplex (I–IV) som överför elektroner från NADH och FADH₂ till syre, kopplar denna exergoniska flöde till protonpumpning och skapar den elektrokemiska gradient som driver ATP-syntas (Komplex V).
De fyra respiratoriska komplexen
Komplex I: NADH–Ubichinon Oxidoreduktas
- Största komplexet (45 subenheter, ~1 MDa).
- Tar emot elektroner från NADH (matris).
- Prostetiska grupper: FMN, 8–9 järn-svavel (Fe-S) kluster.
- Pumpar 4 H⁺ per 2 e⁻ över den inre membranen.
Komplex II: Succinat Dehydrogenas
- Dubbel roll: Citratsyracykel-enzym (succinat → fumarat) + ETC ingångspunkt för FADH₂.
- Bundet FAD tar emot elektroner från succinat → överför via Fe-S kluster till ubichinon (Q).
- Pumpar inte protoner.
Komplex III: Cytochrom bc₁ Komplex
- Tar emot elektroner från reducerat ubichinol (QH₂).
- Innehåller cytochrom b (två hemer: bₗ, bₕ), c₁, och Rieske Fe-S protein.
- Q-cykel: Bifurkerar elektronflöde; pumpar 4 H⁺ per 2 e⁻.
- Överför elektroner till lösligt cytochrom c (mobil bärare i intermembranutrymmet).
Komplex IV: Cytochrom c Oxidas
- Tar emot elektroner från cytochrom c (4 e⁻ totalt).
- Metallcentra: hem a, hem a₃, CuA (binukleärt), CuB.
- Reducerar O₂ till 2 H₂O (4 e⁻ + 4 H⁺ + O₂ → 2 H₂O).
- Pumpar 2 H⁺ per 2 e⁻.
Protongradient och ATP-syntes
Komplex I, III, IV genererar Δp (ΔΨ ~ -180 mV, ΔpH ~ 0,5). ATP-syntas (Komplex V) använder protoninflöde (~3 H⁺/ATP) för att fosforylera ADP → ATP. Total avkastning: ~2,5 ATP/NADH, ~1,5 ATP/FADH₂.
Klinisk relevans
- Mitochondriella sjukdomar: mtDNA eller kärnmutationer i komplexsubenheter → MELAS, Leighs syndrom, MERRF, LHON.
- Inhibitorer: Rotenon (Komplex I), Antimycin A (III), Cyanid/CO/Azid (IV) – stoppar respiration.
- Åldrande/Neurodegeneration: ETC-dysfunktion, ROS-överproduktion inblandade i Parkinsons, Alzheimers.
Respiratoriska kedjan är motorn i aerobt liv; dess precision speglar miljarder år av evolutionär förfinning.
