Мітохондрія є одним з найважливіших органоидов будь еукаріотичної клітини. Вона, можливо, утворилася в результаті деградування прокариотной клітини при утворенні або симбіотичних, або паразитичних відносин при формуванні перших еукаріотичних форм. Мітохондрія оточена подвійною мембраною, усередині в матриксі є численні вирости внутрішньої мембрани, які називаються кристами. У матриксі крім білків, що включають численні ферменти, що каталізують біохімічні реакції циклу Кребса, глиоксилатного циклу, дихальної ланцюга, є і молекули РНК і фрагменти молекул ДНК, що керують синтезом цих білків. Зовнішня мембрана метіхондрій проникна для малих молекул і іонів, що і дозволяє легко проникати в мітохондрії піровиноградної кислоти (основного продукту гліколізу) і настільки ж легко віддалятися вуглекислого газу в іонної формі.
Розташовані на кристах ферменти відносяться до Оксидоредуктази, так як забезпечують окислювально-відновні реакції в процесі перенесення електронів крізь мембрани. Ці ферменти діляться на дві великі групи:
Дегідрогенази за характером дії також діляться на дві групи:
До аеробних дегідрогеназ відносяться двокомпонентні ферменти, що містять кофермент (простетичної групу) рибофлавін (похідне вітаміну В2). Саме ферменти цієї групи переносять водень безпосередньо на О2. Донорами електронів для аеробних дегідрогеназ служать анаеробні дегідрогенази, а акцепторами - цитохроми і кисень.
До анаеробним дегідрогеназу відносяться пірідіновиє дегідрогенази, здатні до гидрированию і дегидрированию піридинових ядер.
При цьому акцептором водню повинна бути і інша дегидрогеназа.
Оксидази активують молекулярний кисень і надають йому здатність відновлюватися до перекису водню. Οʜᴎ діють на кінцевому етапі дихання, коли водень окисляемого речовини вкрай важливо виділяти з системи. Процес був детально вивчений видним їм біохіміком В.І. Палладіним в 40-их роках 20 століття. Реакція відбувається наступним чином:
Група оксидаз численна, основна роль належить оксидаза, що містить мідь (поліфенолоксідази, аскорбатоксідази) і заліз ?? ЕЗО (цитохроми, каталаза, пероксидаза).
Поліфенолоксідази в присутності молекулярного кисню окислюють поліфеноли в хінони. Процес йде тільки в непошкоджених клітинах. У разі якщо ж клітини пошкоджуються, то замість відновлення хинонов утворюються Темна пігменти, що в побуті можна спостерігати при розрізанні плодів (розрізане яблуко або картопля швидко темніють, що є наслідком порушення реакції відновлення хинонов).
Цитохроми діляться на чотири групи виходячи з форми входить до складу молекули гемогруппи:
цитохроми а, містять жел ?? езоформілпорфірін,
цитохроми b. містять жел ?? езопротопорфірін,
цитохроми с, містять заміщений жел ?? езомезопорфірін,
цитохроми d, що містять жел ?? езодігідропорфірін.
Каталітична роль жел ?? еза полягає в його здатності до окислення і відновлення шляхом віддачі і приєднатися ?? ення електрона. Залізнична ?? ЕЗО в цитохроме легко переходить з двовалентного в тривалентне, що відповідає окисленню, і, навпаки - що відповідає відновленню. Оборотне окислення і відновлення цитохромів пов'язано зі зміною валентності жел ?? еза в коферментів. Цитохроми є переносниками електронів, а цитохромоксидаза грає роль останньої ланки, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ сприяє їх перенесення на кисень повітря.
Особливо важливими компонентами ферментних систем є ферменти каталаза і пероксидаза.
Каталаза - один з ферментів, простетичної група яких представлена порфіринів жел ?? еза. Процес руйнування перекису водню під дією каталази описується наступними рівняннями:
Пероксидаза за допомогою перекису водню може окисляти різні з'єдн ?? ення, наприклад поліфенол в хинон.
В результаті процесу дихання утворюється при розкладанні однієї молекули глюкози за умови проходження трьох базових етапів (гліколізу, циклу Кребса, ланцюзі дихальних ферментів) в стандартних умовах (температура 25 ° С, тиск 1 Па і концентрація реагуючих речовин 1 М) 38 молекул АТФ або 686 ккал або 2872 кДж. Енергетичний вихід в процесі дихання по етапах становить:
при гліколізі 2 молекули АТФ,
в циклі Кребса - 12 молекул АТФ,
в ланцюзі дихальних ферментів - 24 молекули АТФ.