การถ่ายทอดอิเล็กตรอน

เป็นกระบวนการที่มีการที่นำเอา NADH และ FADH2 ซึ่งเป็นตัวนำอิเล็กตรอนที่มีพลังงานอยู่มาก

การถ่ายทอดอิเล็กตรอนเกิดขึ้นที่เยื้อหุ้มชั้นในของไมโทรคอนเดรีย

 

การถ่ายอิเล็กตรอนแบ่งเป็น 4 ช่วง ดังนี้

ช่วงที่ 1 NADH จะส่ง อิเล็กตรอนให้กับ Complex I

1. NADH จะเข้าไปเกาะกับ complex I และส่งอิเล็กตรอน 2 ตัว ให้แก่

FMN ทำให้ FMN ถูกรีดิวซ์กลายเป็น FMNH2

2. FMNH 2 ให้อิเล็กตรอนต่อแก่ Fe-S ซึ่งเป็นกลุ่มของเหล็กและซัลเฟอร์หลายตัว ซึ่งสถานะของ

Fe ใน Fe-S จะเป็น Fe2+ เมื่อถูกรีดิวซ์ (รับอิเล็กตรอน) และเป็น Fe3+ เมื่อถูกออกซิไดซ์ (ให้อิเล็กตรอน)

3. Fe-S จะให้อิเล็กตรอนแก่โคเอนไซม์ Q (Q ถูกรีดิวซ์กลายเป็น QH2 )

การไหลของอิเล็กตรอน 2 ตัว จาก NADH ไป โคเอนไซม์ Q ทำให้เกิดปั๊มของโปรตอน ( H+ ) 4 ตัว

จากด้านในคือ แมทริกซ์ผ่านเยื่อหุ้มชั้นในออกไปที่ส่วนของช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มชั้นในและชั้นนอกของ ไมโทคอนเดรีย

ช่วงที่ 2 FADH2 จะส่งอิเล็กตรอนให้กับ Complex II

FADH2 ถูกสร้างขึ้นในวัฏจักรเครบส์จากการออกซิไดซ์ succinate ให้เป็น fumarate โดย

succinate dehydrogenase ซึ่งเอนไซม์ตัวนี้เป็นส่วนหนึ่งของ succinate-Q-reductase

หรือ complex II ในการนี้ FADH2 ที่เกิดขึ้นจะไม่หลุดออกจากเอนไซม์

ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ complex II และจะส่งอิเล็กตรอน 2 ตัว จากโมเลกุลไปให้กลุ่ม Fe-S

โดยตรง ซึ่ง Fe-S ก็จะส่งต่อให้โคเอนไซม์ Q (ทำนองเดียวกันกับที่เกิดขึ้นใน complex I)

แต่ complex II จะต่างจาก complex I ตรงที่ไม่มีการปั๊มโปรตอน ( H+ )

ผ่านเยื่อหุ้มทั้งนี้เพราะพลังงานอิสระที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาจะน้อยกว่าที่จะทำได้ ดังนั้น ปริมาณ ATP

ที่จะสร้างขึ้นได้จากการ ออกซิไดซ์ FADH2 จะน้อยกว่าของ NADH

ช่วงที่ 3 อิเล็กตรอนถูกถ่ายทอดจากโคเอนไซม์ Q ผ่าน complex III ไปยังไซโตโครม c

complex III คือ Q-cytochrome c oxidoreductase บางครั้งเรียกว่า cytochrome b c1complex

เพราะ ประกอบด้วยไซโตโครม 2 ชนิด คือ b และ c1 (ซึ่งมี heme ที่มี Fe)และยังมีกลุ่มโปรตีน Fe-S เกาะอยู่ด้วย

หน้าที่ของ complex III หรือ cytochrome reductase คือจะรับอิเล็กตรอน (2 ตัว)จากโคเอนไซม์ Q (QH2 )

และส่งต่อไปยัง cytochrome c และในขณะเดียวกันก็ปั๊มโปรตอน ( H+ ) ผ่านเยื่อหุ้มออกไปด้านนอก

ในการถ่ายทอดอิเล็กตรอนจากโคเอนไซม์ Q ไปยัง complex III นั้นโคเอนไซม์ Qจะถูกออกซิไดซ

และรีดิวซ์ (Q และ QH2 ) สลับกันเป็นวัฏจักรที่เรียกว่า Q cycle

ช่วงที่ 4 อิเล็กตรอนถูกส่งจากไซโตโครม c ไปยัง O 2 ผ่าน complex IV

complex IV คือ ไซโตโครม ออกซิเดส (cytochrome oxidase complex) หรือcytochrome a a3

ประกอบด้วย heme A 2 ชนิดคือ a และ a3 ซึ่งเป็นฮีมที่มีทองแดง (Cu) เป็นองค์ประกอบ complex IV

จะรับอิเล็กตรอนมาจากไซโตโครม c และส่งต่อให้ O2 อิเล็กตรอน 4 ตัว จะถูกส่งไปยังโมเลกุลของ O2

เพื่อรีดิวซ์ O2 ให้เป็น H2O ปฏิกิริยานี้เกิดพลังงานอิสระในปริมาณมากสำหรับปั๊มโปรตอนจากด้านแมทริกซ์

ผ่านเยื่อหุ้มชั้นในออกไปด้านที่ติดกับไซโตซอล ซึ่ง proton gradient ที่เกิดขึ้นนี้ถูกนำมาใช้ในการสร้าง ATP

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีดังรูป คือ Fe2+ ในไซโตโครม c (ในรูปรีดิวซ์) 2 โมเลกุลส่งอิเล็กตรอนให้ Cu

ของไซโตโครม a ซึ่งจะส่งต่อให้ Cu ของไซโตโครม a3 ซึ่งจะเป็นตัวส่งอิเล็กตรอนต่อให้ O2