電子伝達系
一般的に、細菌の電子伝達経路は誘導可能である。その環境に応じ、細菌は異なる貫膜複合体を合成し、細胞膜内に異なる電子伝達鎖を作り出す。細菌は、複数の脱水素酵素、末端オキシダーゼ及び末端レダクターゼを含むDNAライブラリーから電子伝達鎖を選択する。このことから、細菌の電子伝達鎖は、分岐式、モジュール式、誘導可能であると言われる。
フマル酸脱水素酵素
真核生物では、NADHは最も重要な電子供与体である。関連する電子伝達鎖は、以下の通りである。 NADH → 複合体 I → ユビキノン → 複合体 III → シトクロム c → 複合体 IV → O2
ここで、複合体I、III、IVはプロトンポンプ、ユビキノンとシトクロムcは電子キャリアであり、電子受容体は酸素分子である。
細菌や古細菌等の原核生物では、電子供与体や電子受容体は種類がさらに多いため、状況はより複雑である。
ミトコンドリア内でタンパク質合成時に必要なtRNAの内のいくつかはミトコンドリアで作れないために、宿主の細胞から完成したtRNAを持ってきて使用している。
ミトコンドリアはピルビン酸と脂肪酸、酸素、ADP、Pi(リン酸)を周囲の細胞質から取り込み、ピルビン酸と脂肪酸はマトリックス内でアセチルCoAに変えられ、クエン酸回路を経由することでNADHと二酸化炭素に分解される。二酸化炭素はミトコンドリア外に排出される。
NADHは内膜に移り、NADに変換される過程でNADH脱水素酵素複合体、チトクロム複合体、チトクロム酸化酵素複合体の3呼吸酵素複合体からなる電子伝達系へ電子を供給し、電子伝達系はプロトン(H)をマトリックス側から内外包膜の膜間部分に放出する。
3呼吸酵素複合体と同じく内膜に付いたATP合成酵素は膜間部分のプロトンをマトリックス側に戻る時のエネルギーによって、ADPとPiから大量のATPを合成する。
嫌気性分解では1分子のグルコースから2分子のATPしか得られなかったのが、ミトコンドリアによる好気性分解によって、1分子のグルコースから38分子のATPが合成できるようになった。