Компоненты дыхательной цепи митохондрий в расположены в порядке возрастания окислительно-восстановительного потенциала. Наименьшим ОВП обладает система НАД+ / НАДН2, наибольшим — О2 /О-2. Это обеспечивает последовательное перемещение электронов от дегидрируемых субстратов на кислород, сопровождающееся выделением части свободной энергии электронов.
Схема биологического окисления 1 пункт. Окисляемым веществом служат органические кислоты, являющиеся промежуточными продуктами различных видов обмена, в основном органические кислоты ЦТК. Органическая кислота окисляется путем дегидрирования под влиянием соответствующей дегидрогеназы. Дегидрогеназами, окисляющими непосредственно субстрат, являются пиридинферменты . Исключением являются такие субстраты, как сукцинат, α-глицерофосфат, которые окисляются флавинферментами. Количество энергии, выделяемой на этом этапе, невелико.
2 пункт. НАДН2 окисляется флавопротеидами. Теряя водороды НАДН2 окисляется, а флавопротеиды, присоединяя водороды, восстанавливаются. При этом происходит выделение 46 кДж энергии. На данном этапе биологического окисления происходит синтез одной молекулы АТФ и выделяется некоторое количество тепла.
4 пункт. На уровне KoQH2 связь между протоном и электроном в атоме водорода ослабляется и происходит разрыв связи между протоном и электроном: 2Н→2Н++2е-. Протоны остаются в растворе, а электроны передаются на кислород через систему цитохромов.
5 пункт. Выделившиеся электроны присоединяются к двум молекулам ферриЦх b (Fe3+), которые восстанавливаются в ферроформу
[2 цхb (Fe2+)], где железо двухвалентное.
6 пункт. Происходит окислительно-восстановительная реакция между ферроцхb и феррицхс1. Цхb (Fe2+) окисляется, а цхс1(Fe3+) восстанавливается. Этот этап сопровождается выделением 43 кДж с образованием второй молекулы АТФ и выделением тепла.
7 пункт. Две молекулы ферроцитохрома с1 отдают электроны феррицитохрому с. Цхс1 (Fe2+) окисляется, a Цхс (Fe3+) восстанавливается.
8 пункт. Окислительно-восстановительная реакция между 2цхс (Fe2+) и 2 феррицха. Цх с (Fe2+) окисляется, а Цха (Fe3+) восстанавливается.
9 и 10 пунктыочень тесно объединены между собой, так как происходят в мультиферментном комплексе — цитохромоксидазе. 2 ферроЦх а передают 2е ферриЦх а3. Цх а (Fe2+) окисляется, а Цх а3 (Fe3+) восстанавливается.
10 этап. Цха3 (Fe2+) взаимодействует с молекулярным кислородом и окисляется, кислород ионизируется. Для восстановления молекулы кислорода необходимо 4е-, т. е. необходимо, чтобы прореагировали с кислородом 4 молекулы цха3 (Fe2+).