Фосфорилирование окислительное

Синтез молекул АТФ из АДФ и неорганического фосфата за счёт энергии, выделяющейся при окислении органических и неорганических веществ. Этот процесс сопряжён с переносом электронов по дыхательной цепи.

Ключевые особенности:

• Локализация у эукариот: элементы дыхательной цепи встроены во внутреннюю мембрану митохондрий.
• Локализация у прокариот: компоненты цепи монтируются на внутрицитоплазматических мембранах.
• Завершение процесса: у митохондрий перенос электронов завершается восстановлением молекулярного кислорода (O₂).
• Синтез АТФ: в митохондриальной цепи синтез АТФ происходит в трёх пунктах, называемых точками энергетического сопряжения.

История открытия: процесс был открыт в 1930 году В. А. Энгельгардтом. Позднее А. Ленинджером была показана роль электронтранспортной (дыхательной) цепи в этом процессе.

Сравнение с прокариотами: дыхательная цепь прокариотных организмов может существенно отличаться от митохондриальной по своим компонентам и терминальному акцептору электронов (им может быть не только кислород, но и другие вещества, например, нитраты или сульфаты). Эти различия отражаются на эффективности окислительного фосфорилирования у разных организмов.

См. также: Окисление биологическое.

Современный контекст

Современные исследования детализировали механизм окислительного фосфорилирования, в частности, подтвердили и уточнили хемиосмотическую теорию, предложенную Питером Митчеллом (1961 год). Согласно ей, энергия, высвобождаемая при переносе электронов, используется для перекачки протонов (H⁺) через внутреннюю митoхондриальную мeмбрану, создавая электрохимический градиент. Энергия этого градиента затем используется ферментом АТФ-синтазой для синтеза АТФ. У прокариот открыто огромное разнообразие дыхательных цепей, адаптированных к различным экологическим нишам, включая экстремальные среды.