Lanțul respirator este numele dat unei cascade de pași de transfer de electroni (reacții redox) în metabolismul celulelor aproape tuturor organismelor vii. La capătul lanțului respirator, care apare în mitocondriile, centralele celulare, ATP (adenozină trifosfat) și de apă (H2O) sunt produse. ATP conține energia conservată care poate fi transportată pe distanțe scurte, care provine din lanțul respirator și este disponibilă pentru procesele metabolice endoterme sau care necesită energie.
Ce este lanțul respirator?
ATP și de apă sunt produse la capătul lanțului respirator, care apare în mitocondriile, puterile celulelor. Ca parte a respirației celulare, lanțul respirator implică un lanț secvențial reacții redox, reacții de donare a electronilor și de acceptare a electronilor care sunt controlate catalitic de enzime. Procesul general extrem de exoterm, care corespunde arderii hidrogen la de apă (reacție oxidrogen), altfel ar distruge termic celulele sau chiar le-ar provoca să explodeze. Lanțul respirator are loc în membrana interioară a mitocondriile în patru complexe redox succesive: Electronii transferați la etapa următoare fiecare eliberează o parte a energiei lor. În același timp, datorită protonilor (H +) eliberați în spațiul dintre membrana interioară și exterioară (spațiul intermembranar) al mitocondriilor, se formează un gradient de protoni. Protonii încearcă să migreze din zona înaltă concentrare la zona de concentrație scăzută - în acest caz membrana interioară. Acest lucru funcționează numai împreună cu enzima ATP sintază, o proteină tunel. În timpul trecerii prin proteina tunelului, protonii eliberează energie, care este transformată în ATP în cursul fosforilării oxidative a ADP (adenozină difosfat) și anorganice fosfat. ATP servește ca purtător de energie atotputernic pentru aproape toate procesele metabolice consumatoare de energie din corp. Când energia este utilizată în procesele metabolice, ea este convertită înapoi în ADP cu scindarea exotermă a fosfat grup.
Funcția și sarcina
Lanțul respirator are sarcina și funcția, împreună cu ciclul citratului care are loc și în mitocondrii, de a furniza corpului energie utilizabilă în cantități suficiente. În cele din urmă, procesele de degradare a componentelor alimentare ale grupurilor de substanțe carbohidrati, grăsimi și proteine conduce în ultima parte a proceselor de degradare a lanțului respirator, în care energia conținută în componentele alimentare este pusă la dispoziția organismului sub formă de ATP utilizabil energetic. Principalul beneficiu pentru metabolismul uman este că energia chimică conținută în componentele alimentare nu este convertită exclusiv și necontrolat în energie termică, ci este stocată sub formă de ATP. ATP permite corpului să utilizeze energia stocată într-o manieră temporară și spațială, după cum este necesar. Aproape toate procesele metabolice consumatoare de energie se bazează pe ATP ca furnizor de energie. Lanțul respirator cuprinde patru așa-numiți complecși (I, II, III, IV) și în plus ca ultimă etapă fosforilarea ADP în ATP, care este numită și complexul V de către unii autori. În ambele lanțuri de transfer de electroni I și II, complexele enzimatice legate de ubiquinonă, NAD / NADH (nicotinamidă adenină dinucleotidă) și FAD (flavină adenină dinucleotidă) joacă un rol important. Procesele de la complexele III și IV apar și cu participarea ubiquinolului sau a ubiquinonei oxidate și citocrom c oxidazei, care se oxidează la citocrom c. În același timp, oxigen se reduce la apă (H2O) cu adăugarea a 2 ioni H +. Lanțul respirator poate fi privit ca un fel de ciclu deschis în care catalizatorii enzimatici implicați se regenerează constant și intervin din nou în ciclul metabolic. Acest lucru se dovedește a fi deosebit de eficient energetic pentru metabolismul corpului și deosebit de eficient în ceea ce privește utilizarea resurselor, datorită reciclării perfecte a biocatalizatorilor (enzime) implicat.
Boli și afecțiuni
Lanțul respirator implică o cascadă de transferuri de electroni care implică multe substanțe și, mai presus de toate, procese enzimatice complexe într-un fel de proces biocatalitic. Dacă oricare dintre aceste procese este perturbat, lanțul respirator în sine poate fi întrerupt sau, în cazuri extreme, complet oprit. În principiu, pot apărea o serie de defecte genetice în setul de cromozomi sau, precum și defecte genetice exclusiv în ADN mitocondrial separat. Dacă există un defect genetic mitocondrial, acesta poate proveni exclusiv de la mamă, deoarece ADN-ul mitocondrial separat al masculului este situat exclusiv în coada spermă, care, totuși, este respinsă și excretată înainte ca sperma să pătrundă în ovul. Dincolo de tulburările determinate genetic în cursul lanțului respirator, sunt posibile și tulburări dobândite, cauzate, de exemplu, de inhibitori naturali sau artificiali ai lanțului respirator. Se cunosc o serie de substanțe care inhibă lanțul respirator într-un loc definit, astfel încât lanțul respirator este complet întrerupt sau funcționează doar inadecvat. Alte substanțe acționează ca așa-numiții decuplători (protonofori), care determină etapele de oxidare să se desfășoare mult mai repede și conduce la un sporit oxigen cerere. Și aici există decuplatoare naturale și artificiale. niste antibiotice iar fungicidele, de exemplu, acționează ca inhibitori, dintre care unii atacă complexele I, II sau III. antibiotic oligomicina inhibă direct procesul ATP sintază, rezultând o sinteză ATP redusă cu o reducere oxigen consum. Țesutul adipos maro acționează, de asemenea, ca un decuplator natural, care este capabil să transforme energia direct în căldură fără ocol prin ATP. Disfuncția în lanțul respirator se manifestă de obicei prin performanțe scăzute, precum și frecvente sau constante oboseală și oboseală.
