Elektroien garraio-katea edo arnas katea izaki bizidunek energia lortzeko erabiltzen duten mekanismo garrantzitsuenetariko bat da. Prozesu hori bakterioen mintz-plasmatikoan, mitokondrien barne-mintzean eta kloroplastoen mintz tilakoidaletan gertatzen da. Elektroien garraio-katean elektroiak jasotzeko zein emateko gai diren konplexuen arteko elektroi-garraioa protoi-gradiente elektrokimiko bat sortzeko erabiltzen da. Elektroien emaile gisa katabolismotik eratorritako konposatu erreduzituak (NADH, FADH) erabiltzen dira. Ondoren, gradiente horretaz baliatuz, ATP sintasak adenosin trifosfatoa (ATP) —organismoarentzat erabilgarria den energia-forma— sintetizatzen du.

Hiru urrats daude prozesu honetan:

• Substantzien arteko elektroi-garraioa.

• H+ gradiente elektrokimiko bat sortzea. Prozesu hau energetikoki desfaboragarria da, eta elektroi-garraioan sortutako energia erabiltzen du.

• ATPa sintetizatzea H+ gradienteaz baliatuz.

Elektroien garraioa

Erredox erreakzioetan elektroi-fluxu bat gertatzen da bi substantziaren artean. Substantzia kimikoek, izaeraren arabera, elektroiak emateko zein jasotzeko joera ezberdina dute. Substantzia batek elektroiak jasotzen dituenean, erreduzitu egiten dela esaten da; elektroiak galtzen dituenean, berriz, oxidatu egiten da. Hortaz, erredox erreakzioetan elektroiak ematen dituen substantziari erreduktore deritzo, eta elektroiak jasotzen dituenari, ostera, oxidatzaile. Konposatu batek bestelako konposatuak erreduzitzeko duen ahalmena erredukzio-potentzialaren (Eº) bitartez neurtzen da. Zenbat eta Eº altuagoa izan, orduan eta joera handiagoa izango du konposatu horrek elektroiak jasotzeko. Elektroi-garraio hori berez gerta daiteke, konposatu batek besteak baino Eº altuagoa duenean.

Konplexu garraiatzaileak

Esan bezala, erreakzio katabolikoen bitartez metabolizatzen dira glukosa eta antzeko elikagaiak (glukolisia, azido trikarboxilikoen zikloa, beta-oxidazioa), eta NADH, FADH2 eta kideko konposatuak sortzen dira. Konposatu horiek emango dizkiote elektroiak elektroien garraio-kateari. Kate horretan, elektroiak konplexu batzuetan garraiatuak izango dira, eta oxigenoa (O2) izango da azken hartzailea.

Lau konplexu garraiatzaile ezagutzen dira: I, II, III eta IV konplexuak. Horietariko hiru (I, III eta IV) transmintz konplexuak dira eta protoiak ponpatzeko ahalmena dute. Konplexu horiek ponpatutako protoiek eratutako gradiente elektrokimikoa da prozesu honetan ATPa sintetizatzeko erabiltzen den energia-iturria. II konplexua, berriz, ez da transmintz konplexua, eta ez du protoiak ponpatzeko ahalmenik.

• I KONPLEXUA (NADH deshidrogenasa edo NADH:ubikinona oxidorreduktasa): konplexu honek NADH oxidatu egiten du Fe-S taldeen bitartez, eta handik askatutako bi elektroiak ubikinonari (Q) ematen dizkio. Ubikinona erreduzitua, ubikinol izenekoa (QH2), mintzean zehar mugi daiteke, eta elektroiak III konplexura garraiatzen ditu. Urrats honetan 4 protoi ponpatzen dira mintzen arteko gunera.

• II KONPLEXUA (Sukzinato deshidrogenasa): FAD erabiliz, sukzinatoa oxidatu egiten du eta elektroiak ubikinonari ematen dizkio. Arnas katean parte hartzen duen Krebsen zikloko entzima bakarra da, eta mintzari elkartua dago. Urrats honetan ez dago protoi-ponpaketarik.

• III KONPLEXUA (bc1 zitokromoa): QH2ren elektroiak jaso, eta c zitokromoari ematen dizkio. Zitokromo hori mintz arteko gunean dagoen molekula hidrodisolbagarria da. Urrats honetan bi protoi ponpatzen dira mintzen arteko gunera.

• IV KONPLEXUA (c zitokromo oxidasa): C zitokromo erreduzituaren elektroiak jaso, eta O2-ari ematen dizkio; hala, H2O sortzen da. Urrats honetan lau protoi igarotzen dira mintzen arteko gunera.

Fosforilazio oxidatiboa

Fosforilazio oxidatiboa ATP sintasa izeneko proteina konplexuak ATParen sintesirako jarraitzen duen prozesua da. Prozesu horretan, elektroien garraioan sortutako protoi-gradiente elektrokimikoaz baliatuz, ATP sintasak ATPa sintetizatzen du, ADP + Pi substratu modura erabilita. Zelularentzat energia erabilgarria biltzen duen molekula nagusia da ATPa. Fosfato taldeen arteko energia altuko loturek katabolismoan askatutako energia gehiena biltzen dute. ATPak biltzen duen energia hori bere sintesi-prozesuetarako (anabolismoa) erabiliko du zelulak.

Arnas katea