• dýchací řetězec se odehrává v membránách mitochondrií
• předpokladem pro jeho fungování je dostatek ADP, fosfátu P a dostatečné množství energie
• energie je zajištěna biosyntézou vody
  • vodík se přenáší z redukovaných koenzymů na kyslík
• proces vázání energie do vazeb molekul ATP se nazývá aerobní fosforylace

Dýchací řetězec

Enzymy dýchacího řetězce

• jedná se primárně o oxidoreduktasy s:
  • koenzymem NAD$^+$
  • koenzymem FMN
  • cytochromy
  • koenzym Q
• jsou podobné přenašečům elektronů při primární fázi fotosyntézy

Přenos elektronů v dýchacím řetězci

• atomy vodíku z redukovaných koenzymů jsou rozloženy pomocí přítomných enzymů na protony a elektrony
  • $H\longrightarrow{H^++e^-}$
• elektrony jsou postupně pomocí přenašečů přeneseny na kyslíkovou molekulu a uvedou ji do stavu $O^{2-}$
  • přenos elektronů probíhá postupně přes několik redoxních nosičů
  • uvolněná energie při přenosu elektronů se používá k syntéze ATP
• protony jsou transportovány do mezimembránového prostoru
  • protonová pumpa
• protony jsou nejdříve spolu s elektrony přenášeny z koenzymu $NADH+H^+$ na koenzym $FMNH_2$ a koenzym Q
• na koenzymu Q jsou vodíky odděleny od elektronů
• elektrony si pak předávají postupně cytochromy b, c a a
  • při každém kroku se uvolní další protony
• posledním přenašečem je cytochromoxidasa a$_3$, který přenáší elektrony na kyslík
• kyslíkový aniont potom zreaguje se dvěma protony za vzniku vody
  • $O^{2-}+2\ H^+\longrightarrow{H_2O}$
• hromadění $H^+$ na jedné straně membrány vytvoří protonový gradient
  • vytvoří se elektrochemický článek, který je zdrojem energie pro další syntézu ATP

Vznik ATP

• vzniká reakcí ADP s fosfátem
  • $ADP+P\longrightarrow{ATP}$
• fosfát je přítomen v buňce ve formě fosforečnanů

Aerobní fosforylace

• je to systém oxidačních přeměn v oxdiačním dýchacím řetězci
• proces je zakončenou syntézou ATP
• zdrojem energie je protonový gradient vytvořený přebytkem protonů na druhé straně membrány
• proces katalyzuje enzym ATPasa, který je součástí struktury membrány
  • obsahuje skulinu pro průchod protonů, čímž se energie gradientu přemění na chemickou energii zachycenou molekulami ATP
• při oxidaci $NADH+H^+$ vznikají 3 molekuly ATP
• při oxidaci $FADH_2$ vznikají 2 molekuly ATP

• aerobní fosforylace zajišťuje asi 90% veškerého ATP v organismu

Substrátová fosforylace

• ATP může vznikat i za anaerobních podmínek
• taková syntéza je docela neefektivní
• vzniká tak třeba při glykolýze nebo v citrátovém cyklu
• makroergická vazba vzniká přímo na úrovni substrátu
• reakcí s enzymem s $-SH$ skupinou se energie a fosfát uvolní a návážou na molekulu ADP