電子輸送チェーンとは？

電子輸送チェーンは、細胞のミトコンドリアに埋め込まれた一連のタンパク質であり、酸化還元反応によって有機基質からエネルギーを移動します。 これらの酸化還元反応は、保持するエネルギーとともに水素イオン（プロトン）と電子を鎖に沿って往復させます。 好気性呼吸とエネルギー生産は、細胞のミトコンドリアで行われ、輸送チェーンはそのプロセスの最終ステップです。 これは、最もエネルギーが豊富な分子が生成される場所です。 チェーンによって移動されるエネルギーは、人体の細胞エネルギー源であるアデノシン三リン酸またはATPの分子に保存されます。

電子輸送チェーンによって作成されたATPの多くは、高濃度の水素イオンが低濃度に変わる化学浸透圧勾配によって生成されます。 チェーンはこの勾配の生成を支援しますが、他の細胞プロセスがそれに寄与して維持します。 ATPシンターゼと呼ばれる酵素がミトコンドリア膜に埋め込まれ、水素イオンが酵素を介してポンピングされると、ATPが生成されます。 これは、最後だけでなく、電子輸送チェーンに沿ったさまざまなポイントで見つけることができ、効率がさらに向上します。

電子輸送鎖の酸化還元反応は次々に起こります。 酸化には常に還元が続き、その後に別の酸化が続きます。 電子は酸化反応で分子から取り出され、還元反応で分子に追加されます。 言い換えれば、分子の電荷は酸化反応で増加し、還元反応で減少します。 チェーンの最後の分子は酸素分子です。酸素分子は電子受容体として機能し、電子とプロトンを水分子に結合することでそれらを取り除きます。

ミトコンドリアの内膜は、電子輸送鎖が機能するための二次元表面を提供し、鎖のタンパク質成分は所定の位置に固定されていません。 すべてのコンポーネントは膜内を動き回ることができ、特定の領域には各コンポーネントのコピーが多数あります。 それらは二次元空間を動き回るので、鎖の任意の成分が鎖内の次の分子とうまく相互作用する可能性が高くなります。 鎖成分分子はすべてミトコンドリア膜全体に埋め込まれています。 明確な方向性のあるエネルギーの流れはありません。 この動的で柔軟な向きにより、最大限の効率が得られ、可能な限り多くの膜表面積が使用されます。