Перенесення водню і електронів по дихальному ланцюгу

НАД (никотинамидадениндинуклеотид) і НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) — коферменти, похідні нікотинової кислоти. Перший відрізняється від другого відсутністю залишку фосфорної кислоти при молекулі рибозы. Ці молекули электроположительны, так як у них відсутній один електрон. Тому можуть переносити як електрони, так і атоми водню. Акцептується пара атомів водню, при цьому один дисоціює на протон і електрон. Хоча часто пишуть НАД(Ф) · H2, але вільний протон виявляється не пов’язаним з молекулою, а знаходиться в середовищі: НАД · Н + Н+.

При перенесенні водню від НАД до флавопротеину відбувається перший синтез АТФ в дихальної ланцюга.

Водень переноситься флавопротеином у вигляді цілих атомів. Кофермент Q приймає водень від флавопротеина і передає його першому цитохрому (b). Цитохромы переносять тільки електрони з допомогою що входить в їх склад атома заліза, який відновлюється з Fe3+ до Fe2+. Тому водень розпадається на іон H+ e-. Іони водню опиняються в навколишньому середовищі з зовнішньої сторони внутрішньої мітохондріальної мембрани.

При передачі електронів по ланцюгу цитохромів відбувається синтез АТФ. Останній цитохром передає електрони молекулярного кисню, який перетворюється на негативно заряджений аніон.

Між зовнішньою поверхнею внутрішньої мембрани, де накопичуються катіони водню (H+), і внутрішньої поверхнею мембрани, де накопичуються аніони кисню (O2-), виникає різниця потенціалів. В мембрану вбудований фермент АТФ-синтетаза, завдяки якому утворюється АТФ. Коли різниця потенціалів досягає критичної величини, H+ переміщуються через канал ферменту. За рахунок енергії цього переміщення відбувається синтез АТФ, а кисень приєднує іони водню з утворенням води.