Elektronentransportketen

De elektronentransportketen, ook bekend als oxidatieve fosforylering, is de stap van de aerobe celademhaling die de meeste energie oplevert. Dit proces vindt plaats in het binnenmembraan van de mitochondriën van eukaryote cellen en heeft zuurstof nodig om te kunnen verlopen.

Deze reeks stofwisselingsreacties benut de energie die is opgeslagen in de elektronen die door de moleculen NADH en FADH₂ worden vervoerd. Die moleculen komen uit katabole processen zoals de glycolyse, de citroenzuurcyclus en de bèta-oxidatie van vetzuren.

Onderdelen van de elektronentransportketen

In de elektronentransportketen is de elektrochemische gradiënt, ook wel protonmotorische kracht genoemd, van wezenlijk belang. Die gradiënt ontstaat doordat protonen (H⁺) vanuit de mitochondriale matrix naar de intermembraanruimte worden gepompt met de energie die vrijkomt bij het transport van elektronen van de moleculen NADH en FADH₂.

Dat alles kan dankzij de onderdelen van deze keten, die complexen worden genoemd:

1. Complex I: dit complex neemt elektronen van NADH op, draagt ze over aan ubiquinon (co-enzym Q) en pompt protonen naar de intermembraanruimte, wat bijdraagt aan de elektrochemische gradiënt.
2. Complex II: dit complex draagt niet rechtstreeks bij aan het pompen van protonen. Zijn taak is elektronen van FADH₂ op te nemen en ze over te dragen aan ubiquinon, het eiwit dat de elektronen van complex I of complex II aanneemt.
3. Complex III: draagt elektronen van het gereduceerde ubiquinon over aan complex IV en pompt daarbij protonen naar de intermembraanruimte.
4. Complex IV: neemt de elektronen van complex III op en draagt ze over aan zuurstof, die als uiteindelijke elektronenacceptor werkt. Bij dit proces ontstaan watermoleculen als bijproduct.
5. ATP-synthase: gebruikt de energie die in de protonengradiënt is opgeslagen om ATP (zeer energierijke moleculen) te maken uit ADP en anorganisch fosfaat, in een proces dat chemiosmose heet. ATP-synthase werkt als een ionenkanaal dat de protonen «teruggeeft» aan de mitochondriale matrix.

Energieproductie van de elektronentransportketen

Elk NADH-molecuul dat elektronen aan de transportketen afgeeft, levert ongeveer 2,5 ATP-moleculen op. De elektronen die van FADH₂ komen leveren er ongeveer 1,5 op. Samen haalt de elektronentransportketen het maximum uit de energie-efficiëntie van de celademhaling.