จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารชีวโมเลกุล (คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน) และปฏิกิริยาออกซิเดชันของ acetyl-CoA ในวัฏจักรกรดซิตริก จะมีการปล่อยอิเล็กตรอนออกมา โดยที่ NAD+ และ FAD จะทำหน้าที่นำอิเล็กตรอนในรูปของ NADH และ FADH2 ไปยังลูกโซ่การหายใจในไมโทคอนเดรีย โดยมี O2 เป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย และได้ผลิตภัณฑ์เป็น H2O และยังมีการเกิดฟอสโฟริเลชันของ ADP ได้เป็น ATP ดังนั้นพลังงานที่ได้จากออกซิเดชันของสารชีวโมเลกุลก็จะอยู่ในรูปของ ATP
กระบวนการสังเคราะห์ ATP
สารชีวเคมี ATP ถือว่าเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุด และธรรมชาติเองก็มีกระบวนการที่สามารถสังเคราะห์ ATP จาก ADP ได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการสังเคราะห์ ATP นี้เรียกว่า phosphorylation ซึ่งมี 3 ประเภท คือ
1. ฟอสฟอริเลชันระดับซับสเตรท (substrate-level phosphorylation) เป็นการสร้าง ATP จากสารพลังงานสูงอื่นๆ
2.
ออกซิเดทีฟฟอสฟอริเลชัน
(oxidative phosphorylation) เป็นการสร้าง
ATP จากสารนำอิเล็กตรอน (NADH และ FADH2) โดย NADH และ FADH2
สามารถถ่ายอิเล็กตรอนให้แก่ออกซิเจน โดยผ่านลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอน (electron
transport chain) ในไมโทคอนเดรีย (mitochondria) ทำให้เกิดพลังงานที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่าง
ADP กับฟอสเฟตเป็น ATP
(ภาพจาก
http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/
animations/electron_transport/electron_transport.htm)
3. โฟโตฟอสโฟริเลชัน (photophosphorylation) เป็นการสร้าง ATP จากพลังงานแสงสำหรับสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงได้ โดยพลังงานแสงจะทำให้น้ำแตกตัวให้ออกซิเจน โปรตอน และอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนจะถูกขนส่งไปตามลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอนของคลอโรพลาสต์ทำให้เกิดพลังงานที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่าง ADP กับฟอสเฟตเป็น ATP
ซึ่งในส่วนของฟอสโฟริเลชันแบบที่สองและสามจะเกี่ยวข้องกับไฟฟ้าเคมีค่อนข้างมาก
สารนำอิเล็กตรอนจะสามารถให้อิเล็กตรอนได้ก็ต่อเมื่ออยู่ในสภาพรีดิวซ์ (NADH, NADPH และ FADH2) และเมื่อถ่ายอิเล็กตรอนไปแล้วก็จะเปลี่ยนกลับมาอยู่ในสภาพออกซิไดซ์ (NAD+, NADP+ และ FAD) เหมือนเดิม
