Дыхательная цепь

Система связанных с мембранами белковых (флавопротеиды, FeS-белки, цитохромы) и небелковых (хиноны) переносчиков, осуществляющих транспорт электронов (или водорода) от восстановленных коферментов — НАД(Ф)Н₂, ФАДН₂ — или сукцината на молекулярный кислород.

• Энергетический выход: Перенос электронов по дыхательной цепи сопровождается значительным изменением свободной энергии в системе, что создаёт протонный градиент, используемый для синтеза АТФ в процессе, называемом окислительным фосфорилированием.

• Локализация у эукариот: Внутренняя мембрана митохондрий.

• Особенности у прокариот:

  • Отличаются большим разнообразием переносчиков, их количеством и организацией.
  • Часто обеспечивают меньший энергетический выход.
  • Локализованы на внутрицитоплазматических мембранах (например, у фототрофных или денитрифицирующих бактерий).
  • В качестве конечных акцепторов электронов могут использовать не только кислород, но и другие соединения, что определяет тип анаэробного дыхания:
    • Сульфат-ионы — сульфатное дыхание.
    • Нитрат-ионы — нитратное дыхание (денитрификация).
    • CO₂ — карбонатное дыхание (метаногенез, ацетогенез).
    • Элементарную серу (S⁰) — серное дыхание.

Современный контекст

Современные исследования дыхательных цепей прокариот выявили их необычайное структурное и функциональное разнообразие, что является ключевым фактором экологической пластичности микроорганизмов. Открыты новые классы переносчиков электронов (например, руберитрины, альтернативные оксидазы) и сложные суперкомплексы, объединяющие несколько дыхательных цепей. Это позволяет бактериям и археям эффективно существовать в экстремальных условиях (гидротермальные источники, бескислородные илы), используя широкий спектр доноров и акцепторов электронов.