Fosforilimi oksidativ

Fosforilimi oksidativ ose fosforilimi i lidhur me transportin e elektroneve ose oksidimi terminal, është rruga metabolike në të cilën qelizat përdorin enzima për të oksiduar lëndët ushqyese, duke çliruar kështu energji kimike në mënyrë që të prodhojnë adenozinë trifosfat (ATP). Në eukariote, kjo ndodh brenda mitokondrive. Pothuajse të gjithë organizmat aerobë kryejnë fosforilim oksidativ. Kjo rrugë është kaq e përhapur sepse çliron më shumë energji sesa fermentimi.

Në frymëmarrjen aerobe, energjia e ruajtur në lidhjet kimike të glukozës çlirohet nga qeliza në glikolizë dhe më pas në ciklin e acidit citrik, duke prodhuar dioksid karboni dhe dhuruesit energjikë të elektroneve NADH dhe FADH. Fosforilimi oksidativ përdor këto molekula dhe O2 për të prodhuar ATP, e cila përdoret në të gjithë qelizën sa herë që nevojitet energji. Gjatë fosforilimit oksidativ, elektronet transferohen nga dhuruesit e elektroneve në një seri pranuesish elektronesh në një seri reaksionesh redoks që përfundojnë në oksigjen, reagimi i të cilit çliron gjysmën e energjisë totale.

Në eukariote, këto reaksione redoks katalizohen nga një seri kompleksesh proteinash brenda membranës së brendshme mitokondriale; ndërsa, te prokariotë, këto proteina ndodhen në membranën plazmatike të qelizës. Këto grupe të lidhura proteinash quhen zinxhiri i transportit të elektroneve. Në mitokondri, përfshihen pesë komplekse kryesore proteinash, ndërsa prokariotë kanë enzima të tjera të ndryshme, duke përdorur një sërë dhuruesish dhe pranuesish elektronesh.

Energjia e transferuar nga elektronet që rrjedhin nëpër këtë zinxhir transporti elektronesh përdoret për të transportuar protonet nëpër membranën e brendshme. Kjo gjeneron energji potenciale në formën e një gradienti pH dhe potencialin elektrik që rezulton nëpër këtë membranë. Kjo rezervë energjie shfrytëzohet kur protonet rrjedhin përsëri nëpër membranë përmes ATP sintazës në një proces të quajtur kemiosmozë. ATP sintaza përdor energjinë për të transformuar adenozin difosfatin (ADP) në adenozin trifosfat, në një reaksion fosforilimi. Reaksioni drejtohet nga rrjedha e protoneve, e cila detyron rrotullimin e një pjese të enzimës. ATP sintaza është një motor mekanik rrotullues.

Edhe pse fosforilimi oksidativ është një pjesë jetësore e metabolizmit, ai prodhon specie reaktive të oksigjenit si superoksidi dhe peroksidi i hidrogjenit, të cilat çojnë në përhapjen e radikaleve të lira, duke dëmtuar qelizat dhe duke kontribuar në sëmundje dhe, ndoshta, në plakjen dhe plakjen. Enzimat që kryejnë këtë rrugë metabolike janë gjithashtu shënjestra e shumë barnave dhe helmeve që pengojnë aktivitetet e tyre.