La chaîne de transport d’électrons est une série de protéines intégrées dans les mitochondries cellulaires qui transfèrent l’énergie des substrats organiques par des réactions d’oxydoréduction. Ces réactions d’oxydoréduction transportent les ions hydrogène (protons) et les électrons le long de la chaîne, ainsi que l’énergie qu’ils contiennent. La respiration aérobie et la production d’énergie ont lieu dans les mitochondries des cellules, et la chaîne de transport est la dernière étape de ce processus. C’est là que sont générées les molécules les plus riches en énergie. L’énergie déplacée par la chaîne est stockée dans des molécules d’adénosine triphosphate, ou ATP, qui est la source d’énergie cellulaire du corps humain.
Une grande partie de l’ATP créé par la chaîne de transport d’électrons est produite par un gradient chimiosmotique, une zone dans laquelle des concentrations élevées d’ions hydrogène cèdent la place à des concentrations plus faibles. La chaîne aide à la production de ce gradient, bien que d’autres processus cellulaires y contribuent et le maintiennent. Une enzyme appelée ATP synthase est intégrée dans les membranes mitochondriales, et le pompage des ions hydrogène à travers l’enzyme l’incite à produire de l’ATP. Cela peut être trouvé à divers points le long de la chaîne de transport d’électrons, pas seulement à la fin, augmentant encore son efficacité.
Les réactions d’oxydoréduction dans la chaîne de transport d’électrons se succèdent. Une oxydation est toujours suivie d’une réduction, qui est ensuite suivie d’une autre oxydation. Des électrons sont retirés d’une molécule lors d’une réaction d’oxydation et ajoutés à une molécule lors d’une réaction de réduction. En d’autres termes, la charge d’une molécule est augmentée dans une réaction d’oxydation et diminuée dans une réaction de réduction. La dernière molécule de la chaîne est une molécule d’oxygène, qui agit comme un accepteur d’électrons et élimine les électrons et les protons en se liant avec eux dans les molécules d’eau.
La membrane interne des mitochondries fournit une surface bidimensionnelle sur laquelle la chaîne de transport d’électrons fonctionne, et les composants protéiques de la chaîne ne sont pas fixés en place. Tous les composants peuvent se déplacer à l’intérieur de la membrane, et il existe de nombreuses copies de chaque composant dans une zone donnée. Puisqu’ils se déplacent dans un espace bidimensionnel, il y a plus de chances qu’un composant donné de la chaîne interagisse avec succès avec la prochaine molécule de la chaîne. Les molécules composant la chaîne sont toutes intégrées dans la membrane mitochondriale; il n’y a pas de flux directionnel explicite d’énergie. Cette orientation dynamique et flexible permet une efficacité maximale, en utilisant autant que possible la surface de la membrane.