Fosforilasi oksidatif adalah tahap akhir respirasi seluler, terjadi di membran mitokondria bagian dalam. Ia menggunakan energi yang dilepaskan oleh rantai transpor elektron untuk mendorong sintesis ATP, menghasilkan sebagian besar energi seluler.

Cara Kerja Fosforilasi Oksidatif

Rantai Transpor Elektron

NADH dan FADH2 dari glikolisis dan siklus asam sitrat menyumbangkan elektron ke kompleks protein yang tertanam di membran mitokondria bagian dalam. Kompleks ini (Kompleks I hingga IV) melewatkan elektron melalui serangkaian reaksi redoks, masing-masing dengan potensial reduksi yang semakin tinggi.

Pemompaan Proton

Saat elektron bergerak melalui rantai, energi yang dilepaskan digunakan untuk memompa proton (H+) dari matriks mitokondria ke ruang antar membran. Kompleks I, III, dan IV masing-masing berkontribusi membangun gradien proton ini. Hasilnya adalah konsentrasi proton yang tinggi di ruang antar membran dan konsentrasi rendah di matriks.

Gaya Gerak Proton

Gradien elektrokimia yang diciptakan oleh perbedaan konsentrasi proton dan potensial membran disebut gaya gerak proton. Gaya ini menyimpan energi potensial, seperti air di belakang bendungan.

Sintesis ATP

Proton mengalir kembali ke matriks melalui ATP sintase (Kompleks V), sebuah turbin molekuler. Saat proton melewati enzim, ia berputar, mendorong fosforilasi ADP menjadi ATP. Sekitar tiga hingga empat molekul ATP diproduksi per sepuluh proton yang mengalir.

Oksigen sebagai Akseptor Elektron Terminal

Oksigen adalah akseptor elektron terminal di Kompleks IV. Ia menerima elektron dan bergabung dengan proton untuk membentuk air. Tanpa oksigen, rantai transpor elektron macet, dan fosforilasi oksidatif berhenti.

Hasil ATP

Oksidasi lengkap satu molekul glukosa menghasilkan sekitar 30–32 molekul ATP melalui fosforilasi oksidatif, jauh melebihi 2 ATP yang dihasilkan oleh glikolisis saja.