Цитозольный НАДH (реакция 6 гликолиза) не может передавать водород на дыхательную цепь, потому что митохондриальная мембрана для него непроницаема. Перенос водорода через мембрану происходит с помощью специальных систем, называемых "челночными". Водород транспортируется через мембрану при участии пар субстратов, связанных соответствующими дегидрогеназами, т.е. с обеих сторон митохондриальной мембраны находится специфическая дегидрогеназа.
Глицеролфосфатная челночная системаработает в клетках белых мышц, печени, мозге.
Водород от НАДH в цитозоле передаётся на диоксиацетонфосфат глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (НАД-зависимый фермент). Образовавшийся глицерол-3-фосфат окисляется ферментом внутренней мембраны митохондрий - глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (ФАД-зависимый фермент). Затем протоны и электроны с ФАДH2 переходят на убихинон и далее по дыхательной цепи.
1 - глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа;
2 - глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (цитозольный фермент);
3 - глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (митохондриальныи фермент).
Малат-аспартатная челночная система в которой участвуют малат, цитозольная и митоховдриальная малат-дегидрогеназы, является более универсальной, и работает в сердечной мышце, печени, почках.
В цитоплазме НАДH восстанавливает оксалоацетат в малат (реакция 1), который при участии переносчика проходит в митохондрии, где окисляется в оксалоацетат НАД-зависимой малатдегидрогеназой (реакция 2). Восстановленный НАДН отдаёт водород в митохондриальную ЦПЭ.
1,2 - окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие транспорт водорода из цитозоля в митохондрии на ЦПЭ;
3,4 - транслоказы, обеспечивающие транспорт a-кетоглутарата, аспартата и глутамата и через мембрану митохондрий.
Образованный из малата оксалоацетат выйти из митохондрий в цитозоль не может: мембрана митохондрий для него непроницаема. Поэтому оксалоацетат превращается в аспартат, который транспортируется в цитозоль, где снова превращается в оксалоацетат.
Обе челночные системы существенно отличаются по количеству синтезированного АТФ. В первой системе – 2АТФ (водород вводится в ЦПЭ на уровне убихинона). Вторая система энергетически более эффективна – 3АТФ (водород поступает в ЦПЭ с митохондриальным НАД+).