Lanț respirator

La fel de Lanț respirator este o cascadă de etape de transfer de electroni (reacții redox) în metabolismul celulelor aproape tuturor lucrurilor vii. La sfârșitul lanțului respirator, care are loc în mitocondrii, sunt produse centralele celulelor, ATP (adenozina trifosfat) și apă (H2O). ATP conține energia conservată care poate fi transportată pe distanțe scurte, care provine din lanțul respirator și este disponibilă pentru procesele metabolice endotermice, adică consumatoare de energie.

Care este lanțul respirator?

Lanțul respirator ca parte a respirației celulare conține un lanț de reacții redox care au loc una după cealaltă, adică reacții donatoare de electroni și care acceptă electroni care sunt controlate catalitic de enzime. Procesul total puternic exotermic, care corespunde cu arderea hidrogenului în apă (reacția oxhidrogenului), ar distruge termic celulele sau chiar ar face ca acestea să explodeze.

Lanțul respirator are loc în membrana internă a mitocondriilor în patru complexe redox succesive: electronii transferați la nivelul următor, fiecare eliberează o parte din energia lor. În același timp, un gradient de protoni se acumulează datorită protonilor (H +) eliberați în spațiul dintre membrana internă și externă (spațiul intermembran) al mitocondriilor. Protonii încearcă să migreze din zona concentrației mari spre zona de concentrație scăzută - în acest caz membrana internă.

Aceasta funcționează doar în combinație cu enzima ATP sintază, o proteină tunel. În timpul trecerii prin proteina tunelului, protonii emit energie, care este transformată în ATP în cursul fosforilării oxidative a ADP (adenozină difosfat) și fosfat anorganic. ATP servește ca un purtător de energie omnipotent pentru aproape toate procesele metabolice consumatoare de energie din organism. Atunci când energia este folosită în procesele metabolice, aceasta este din nou împărțită în ADP cu împărțirea exotermică a unui grup de fosfați.

Funcție și sarcină

Lanțul respirator are sarcina și funcția, în legătură cu ciclul acidului citric care are loc și în mitocondrii, pentru a oferi organismului suficientă energie utilizabilă. În cele din urmă, procesele de descompunere ale componentelor alimentare ale substanței grupează carbohidrații, grăsimile și proteinele curg în lanțul respirator în ultima parte a proceselor de descompunere, în care energia conținută în componentele alimentare este pusă la dispoziția organismului sub forma de ATP utilizabil energetic.

Principalul beneficiu pentru metabolismul uman este că energia chimică conținută în componentele alimentare nu este transformată exclusiv și incontrolabil în energie termică, ci că este păstrată sub formă de ATP. ATP-ul permite organismului să utilizeze energia stocată în momente diferite și în locații diferite, după cum este necesar. Aproape toate procesele metabolice consumatoare de energie se bazează pe ATP ca furnizor de energie.

Lanțul respirator cuprinde patru așa-numitele complexe (I, II, III, IV) și, ca o ultimă etapă, fosforilarea ADP la ATP, la care unii autori se referă și la complexul V. În cele două lanțuri de transfer de electroni I și II, un rol important joacă complexe enzimatice în legătură cu ubiquinona, NAD / NADH (nicotinamidă adenină dinucleotidă) și FAD (flavin adenină dinucleotidă). Procesele din complexele III și IV au loc, de asemenea, cu participarea ubiquinolului sau a ubiquinonei oxidate și a citocromului c oxidazei, care se oxidează la citocromul c. În același timp, oxigenul este redus la apă (H2O) cu adăugarea de 2 ioni H +.

Lanțul respirator poate fi privit ca un fel de ciclu deschis în care catalizatorii enzimatici implicați se regenerează și intervin din nou în ciclul material. Acest lucru se dovedește a fi deosebit de eficient din punct de vedere energetic pentru metabolismul organismului și deosebit de eficient din punct de vedere al utilizării resurselor, datorită reciclării perfecte a biocatalizatorilor (enzimelor) implicate.

Boli și afecțiuni

Lanțul respirator conține o cascadă de transferuri de electroni în care multe substanțe și, mai ales, procese enzimatice complexe sunt implicate într-un fel de proces biocatalitic. Dacă unul dintre aceste procese este perturbat, lanțul respirator însuși poate fi perturbat sau, în cazuri extreme, poate ajunge la un blocaj complet.

În principiu, o serie de defecte genetice pot apărea și în setul de cromozomi sau, precum și defecte genetice, exclusiv în ADN-ul mitocondrial separat. Dacă există un defect genetic mitocondrial, acesta poate proveni doar de la mamă, deoarece ADN-ul mitocondrial al bărbatului este doar în coada spermei, care este vărsat și excretat înainte ca sperma să pătrundă în ovul.

Tulburările dobândite sunt de asemenea posibile pe lângă tulburările determinate genetic în cursul lanțului respirator. B. cauzate de inhibitori naturali sau artificiali ai lanțului respirator. Sunt cunoscute o serie de substanțe care inhibă lanțul respirator la un punct definit, astfel încât lanțul respirator este complet întrerupt sau doar funcționează inadecvat. Alte substanțe acționează ca așa-numitele decuplere (protonofori), ceea ce face ca etapele de oxidare să curgă semnificativ mai repede și să conducă la o cerere crescută de oxigen. Tot aici există decuplere naturale și artificiale.

Ca inhibitori z. B. unele antibiotice și fungicide utilizate de ex. T. atac asupra complexelor I, II sau III. Antibioticul oligomicină are un efect inhibitor direct asupra procesului de ATP sintază, astfel încât se produce o scădere a sintezei de ATP cu scăderea consumului de oxigen. Țesutul adipos brun acționează, de asemenea, ca un decuplator natural, care este capabil să transforme energia direct în căldură fără a trece prin ATP. Tulburările funcționale din lanțul respirator sunt de obicei observate prin performanțe reduse și oboseală și epuizare frecventă sau constantă.