La catena di trasporto degli elettroni è una serie di proteine ??incorporate nei mitocondri cellulari che trasferiscono energia dai substrati organici mediante reazioni di riduzione dell’ossidazione. Queste reazioni di riduzione dell’ossidazione trasportano ioni idrogeno (protoni) ed elettroni lungo la catena, insieme all’energia che trattengono. La respirazione aerobica e la produzione di energia avvengono nei mitocondri delle cellule e la catena di trasporto è la fase finale di tale processo. È qui che vengono generate le molecole più ricche di energia. L’energia mossa dalla catena è immagazzinata in molecole di adenosina trifosfato, o ATP, che è la fonte di energia cellulare del corpo umano.
Gran parte dell’ATP creato dalla catena di trasporto degli elettroni è costituito da un gradiente chemiosmotico, un’area in cui alte concentrazioni di ioni idrogeno lasciano il posto a concentrazioni più basse. La catena aiuta nella produzione di questo gradiente, sebbene altri processi cellulari contribuiscano a mantenerlo. Un enzima chiamato ATP sintasi è incorporato nelle membrane mitocondriali e il pompaggio di ioni idrogeno attraverso l’enzima lo spinge a costruire ATP. Questo può essere trovato in vari punti lungo la catena di trasporto degli elettroni, non solo alla fine, aumentando ulteriormente la sua efficienza.
Le reazioni di riduzione dell’ossidazione nella catena di trasporto degli elettroni si verificano una dopo l’altra. Un’ossidazione è sempre seguita da una riduzione, seguita da un’altra ossidazione. Gli elettroni vengono portati via da una molecola in una reazione di ossidazione e aggiunti a una molecola in una reazione di riduzione. Detto in altro modo, la carica di una molecola viene aumentata in una reazione di ossidazione e diminuita in una reazione di riduzione. La molecola finale nella catena è una molecola di ossigeno, che funge da accettore di elettroni e cancella elettroni e protoni legandosi con essi in molecole d’acqua.
La membrana interna dei mitocondri fornisce una superficie bidimensionale per il funzionamento della catena di trasporto degli elettroni e i componenti proteici della catena non sono fissati in posizione. Tutti i componenti possono muoversi all’interno della membrana e ci sono molte copie di ciascun componente in una determinata area. Poiché si muovono nello spazio bidimensionale, vi è una maggiore possibilità che qualsiasi dato componente della catena interagisca con successo con la molecola successiva nella catena. Le molecole dei componenti della catena sono tutte incorporate in tutta la membrana mitocondriale; non esiste un flusso direzionale esplicito di energia. Questo orientamento dinamico e flessibile consente la massima efficienza, utilizzando il più possibile la superficie della membrana.