מטבע האנרגיה העיקרי של גופנו הוא ה-ATP. המולקולה עתירת האנרגיה הזו מאפשרת את פעילותם של אנזימים רבים ושל תהליכים רבים ומגוונים ברמה התאית. כדי לשמור על רמה גבוהה של ATP הגוף צריך לייצר אותו והמפעל העיקרי שמייצר את ה-ATP בתא הוא המיטוכונדריה. באמצעות מפל ריכוזים של יוני מימן, שנוצר באמצעות שרשרת מעבר אלקטרונים, נוצרת האנרגיה הפוטנציאלית לייצור ATP על ידי החלבון ATP סינתאז.
הסרטון שלפנינו מתאר בצורה מופשטת את שרשרת מעבר האלקטרונים, את החלבונים המשתתפים ואת עקרון הפעולה של התהליך. שימו לב שלא כל קומפלקסי הפעולה מופיעים בסרטון.
הסרטון הופק במסגרת פרויקט Virtual Cell של אוניברסיטת צפון דקוטה בארה"ב. תורגם בידי צוות דוידסון אונליין
ה-ATP היא מולקולה עתירת אנרגיה שמשמשת כמטבע האנרגיה של התא. כדי לייצר מולקולות כאלה צריך להשקיע אנרגיה, והיות שלא יעיל להשקיע ATP כדי לייצר ATP, התא צריך לגייס מקור אנרגיה חלופי. שרשרת מעבר האלקטרונים במיטוכונדריה משתמשת בתוצרים של פירוק הסוכר בגליקוליזה ובמעגל קרבס כדי ליצור מפל ריכוזים של יוני מימן משני צדי הממברנה. מפל הריכוזים הזה מניע את פעילות החלבון ATP סינתאז, כפי שמים מניעים את הגלגל בטחנת קמח.
קיים למעשה צימוד בין מערכת ה-ATP סינתאז לשרשרת מעבר האלקטרונים. הפרה של הצימוד הזה על ידי ביטול של מפל ריכוזים לא תאפשר לתא לייצר ATP. דוגמה לחומר מפר צימוד היא הרעל ציאניד, שפוגע בפעילות הקומפלקס הרביעי בשרשרת מעבר האלקטרונים ולכן עוצר את ייצור מפל ריכוזים ואת ייצור ה-ATP.
אפשר לדמות את הצימוד של שרשרת מעבר האלקטרונים ל-ATP סינתאז, לצימוד שנעשה בין תיבת הילוכים במכונית לבין הגלגלים. כשכלי הרכב נמצא בהילוך, לחיצה על דוושת הגז (שרשרת מעבר האלקטרונים) תסובב את הגלגלים (ATP סינתאז) דרך תיבת ההילוכים (מפל ריכוזים). אבל אם נלחץ על דוושת המצמד נפריד בין תיבת ההילוכים לדוושת הגז, כך שגם אם נלחץ על הדוושה בשיא הכוח ונזרים דלק, הגלגלים לא יסתובבו משום שהם יהיו מנותקים מהמנוע. כך שאם נפר את מפל ריכוזים, ה-ATP סינתאז לא יפעל, ולא משנה כמה חמצן וחומרים מחזרים נזרים.
החמצן חשוב מאוד לקיום התהליך הזה, ולכן אנו זקוקים לחמצן כדי להתקיים. למעשה, החמצן הוא אחד ממקורות ייצור האנרגיה בגוף. פגיעה באספקת החמצן פגע בפעילות הקומפלקס הרביעי ובייצור מפל הריכוזים. זאת גם הסיבה שבגללה תהליך ייצור ה-ATP נקרא "נשימה תאית".
שרשרת מעבר האלקטרונים מורכבת מארבעה קומפלקסים חלבוניים בממברנת המיטוכונדריה, שבסרטון מוצגים רק שלושה מהם. הקומפלקס החסר הוא קומפלקס II, שמחמצן מולקולה בשם סוקסינט (תוצר לוואי של פירוק סוכרים) להעברה של אלקטרונים נוספים לשרשרת ושאיבת פרוטנים נוספים כתוצאה מכך.
