Окислительное фосфорилирование

Образование молекул АТФ (аденозинтрифосфата) за счёт энергии, высвобождаемой при переносе электронов с восстановленных субстратов на молекулярный кислород. Этот процесс является ключевым этапом клеточного дыхания.

Основные характеристики:

• Место в клетке: Внутренняя мембрана митохондрий у эукариот и цитоплазматическая мембрана у прокариот.
• Источник электронов: Восстановленные коферменты (НАД·Н и ФАД·Н₂), образующиеся в ходе гликолиза, цикла Кребса и β-окисления жирных кислот.
• Конечный акцептор электронов: Молекулярный кислород (O₂).
• Механизм: Энергия, выделяющаяся при транспорте электронов по цепи дыхательных ферментов (электронтранспортной цепи), используется для перекачки протонов (H⁺) через мембрану. Возвратный поток протонов по градиенту концентрации через специальный фермент — АТФ-синтазу — приводит к синтезу АТФ из АДФ и неорганического фосфата.

Современный контекст

Окислительное фосфорилирование — центральный процесс энергетического обмена аэробных организмов. Его эффективность значительно выше, чем у субстратного фосфорилирования (например, в гликолизе). Согласно хемиосмотической теории Питера Митчелла (1961 год), за которую он получил Нобелевскую премию в 1978 году, движущей силой синтеза АТФ является не химическая энергия непосредственно, а трансмембранный электрохимический градиент протонов (протондвижущая сила). Современные исследования детализируют структуру и механизм работы комплексов электронтранспортной цепи и АТФ-синтазы, а также изучают регуляцию этого процесса и его нарушения, ведущие к различным митохондриальным заболеваниям.