Fosforilazione ossidativa

COMPLESSO INADH a cofattore Q

Da un lato c'è lo spazio interno e è il NADH: ubichinone ossidoriduttasi, trasferisce elettroni dall'altro con lo spazio intermembrana. Il complesso di membrana si accoppia a un trasporto direzionale di protoni dalla matrice allo spazio intermembrana. Per ogni coppia di elettroni trasferiti dal NADH ci sono 4 protoni che passano nello spazio intermembrana. Il cambiamento per effetto del cambio di conformazione.

COMPLESSO II è la succinato deidrogenasi del ciclo dell'acido citrico. Questo complesso, rivolto solo verso la matrice, non accoppia nessun trasporto vettoriale di protoni. La succinato deidrogenasi è l'unico enzima del ciclo dell'acido citrico ad essere legato a membrana. Subunità: >4 Gruppi prostetici: FAD, centri Fe-S. Gli elettroni provenienti dai complessi I e II (oltre a quelli provenienti da altre deidrogenasi mitocondriali) sono convogliati (Q). Il complesso

II non catalizza alcun trasferimento vettoriale di H⁺. COMPLESSO III è citocromo bc1 o ubichinone: citocromo c ossidoriduttasi. COMPLESSO IV è il citocromo ossidasi. Riduce una molecola di O₂ in acqua.

Quando gli elettroni provengono dal succinato o enzimi FAD-dipendenti, il primo passaggio viene saltato. In quel caso la stechiometria è diversa (6 moli di protoni). Se invece viene da NADH, la stechiometria è di 10 moli di protoni.

Si ha quindi una differenza di pH e, quindi, di potenziale elettrico indicata come ΔY. Questo corrisponde ad una forza protonmotrice, che tende a spingere i protoni da dove sono più concentrati a dove lo sono meno, mantenuta dal flusso vettoriale di protoni dalla matrice allo spazio intermembrana. L'energia per fare il trasferimento contro gradiente e contro potenziale è fornita dal trasporto elettronico, perché in condizioni standard tale trasporto fornisce una certa energia trasformabile in lavoro.

^ΔG’° = +NADH + H⁺ ½O₂ → NAD⁺ + H₂O -220 kJ/mol²
Trasporto vettoriale di H⁺: ΔG = RT ln(C₂/C₁) + zFΔΨ
ΔG = 2.3RTΔpH + FΔΨ
ΔpH = 0.75ΔΨ = 0.15-0.2 V
ΔG⁺ = 20 kJ/mol H→ ΔG⁺ + 10H⁺ = +200 kJ
N PL’energia libera prodotta dall’ossidazione del NADH da parte dell’O₂ viene molto efficientemente convertita in gradiente elettrochimico di H⁺.
Queste differenze di pH e potenziale rimangono costanti nel tempo, senza aumentare. C’è qualcosa che dissipa l’energia e qualcosa che mantiene la differenza di potenziale e pH a questo valore. Il complesso V funziona sfruttando la forza protonmotrice, nella direzione che permette la produzione di energia. L’ATP sintasi accoppia questo spostamento dei protoni alla produzione di ATP. Qua si ha un accoppiamento reso possibile dalla creazione edissipazione di questo potenziale elettrochimico: l'accoppiamento è di tipo elettrosmotico o chemiosmotico. Il trasporto di elettroni attraverso la catena respiratoria genera, e mantiene in condizioni di stato stazionario, un gradiente di pH elettrochimico (ΔpH) e a cavallo della membrana mitocondriale interna. Tale potenziale corrisponde ad una forza proton-motrice per cui al ritorno di H+ nella matrice è associato un ΔG di -20 kJ per mole di H+. Questa forza proton-motrice è usata per promuovere la reazione: ADP + Pi → ATP, catalizzata dalla ATP sintasi. Il trasporto di H+ è mediato dal trasporto vettoriale di H+ nei due versi attraverso la membrana mitocondriale interna, rispettivamente contro e a favore del gradiente elettrochimico.

Il rapporto P/O è un modo per vedere quanti gruppi fosfato vengono accoppiati per produrre ATP per ogni molecola di O ridotta ad acqua.