Page 106 - Buku Ajar Biokimia 2 (Metabolisme)

Dalam representasi sederhana dari teori kemiosmotik yang diterapkan pada mitokondria, elektron dari NADH dan substrat teroksidasi lainnya melewati rantai pembawa yang disusun secara asimetris di membran dalam. Aliran elektron disertai dengan transfer proton melintasi membran, menghasilkan gradien kimia (∆pH) dan gradien listrik (∆𝜑) (gabungan, gaya gerak proton). Membran mitokondria bagian dalam tidak dapat ditembus oleh proton; proton dapat masuk kembali ke matriks hanya melalui saluran khusus proton (Fo). Gaya gerak proton yang mendorong proton kembali ke dalam matriks menyediakan energi untuk sintesis ATP, yang dikatalisis oleh kompleks F1 yang terkait dengan Fo.
Teori kemiosmotik dengan mudah menjelaskan ketergantungan transfer elektron pada sintesis ATP di mitokondria. Ketika aliran proton ke dalam matriks melalui saluran proton ATP sintase diblokir (dengan oligomisin, misalnya), tidak ada jalur untuk kembalinya proton ke matriks, dan ekstrusi proton yang berkelanjutan didorong oleh aktivitas rantai pernapasan menghasilkan gradien proton yang besar. Gaya gerak proton bertambah sampai (energi bebas) dari pemompaan proton keluar dari matriks melawan gradien ini sama atau melebihi energi yang dilepaskan oleh transfer elektron dari NADH ke O2. Pada titik ini aliran elektron harus berhenti; energi bebas untuk keseluruhan proses aliran elektron yang digabungkan dengan pemompaan proton menjadi nol, dan sistem berada pada kesetimbangan.
Prediksi teori kemiosmotik adalah bahwa, karena peran transfer elektron dalam sintesis ATP mitokondria hanya untuk memompa proton untuk menciptakan potensi elektrokimia dari gaya gerak proton, gradien proton yang dibuat secara artifisial harus dapat menggantikan transfer elektron dalam mengatur sintesis ATP. Ini telah dikonfirmasi secara eksperimental. Mitokondria dimanipulasi sedemikian rupa untuk memaksakan perbedaan konsentrasi proton dan pemisahan muatan melintasi membran dalam mensintesis ATP tanpa adanya substrat yang dapat dioksidasi; gaya gerak proton saja sudah cukup untuk mendorong sintesis ATP.
104