Dýchací reťazec

ako Dýchací reťazec je kaskáda krokov prenosu elektrónov (redoxné reakcie) v metabolizme buniek takmer všetkých živých vecí. Na konci respiračného reťazca, ktorý prebieha v mitochondriách, sa produkujú elektrárne buniek, ATP (adenozíntrifosfát) a voda (H2O). ATP obsahuje konzervovanú energiu, ktorá sa môže prenášať na krátke vzdialenosti, ktorá pochádza z respiračného reťazca a je k dispozícii pre endotermické, t.j. energeticky náročné metabolické procesy.

Čo je dýchací reťazec?

Dýchací reťazec ako súčasť bunkovej respirácie obsahuje reťazec redoxných reakcií, ktoré sa uskutočňujú jedna po druhej, t. J. Elektrónové darcovské reakcie a reakcie akceptujúce elektróny, ktoré sú katalyticky kontrolované enzýmami. Celkový silne exotermický proces, ktorý zodpovedá spaľovaniu vodíka na vodu (oxyhydrogénová reakcia), by inak inak tepelne zničil bunky alebo by dokonca spôsobil ich explóziu.

Dýchací reťazec sa odohráva vo vnútornej membráne mitochondrií v štyroch po sebe nasledujúcich redoxných komplexoch: elektróny prenesené do ďalšej úrovne uvoľňujú časť svojej energie. Súčasne sa vytvára protónový gradient v dôsledku protónov (H +) uvoľňovaných do priestoru medzi vnútornou a vonkajšou membránou (intermembránový priestor) mitochondrií. Protóny sa snažia migrovať z oblasti vysokej koncentrácie do oblasti nízkej koncentrácie - v tomto prípade vnútornej membrány.

Funguje to iba v spojení s enzýmom ATP syntáza, tunelovým proteínom. Počas priechodu tunelovým proteínom uvoľňujú protóny energiu, ktorá sa počas oxidačnej fosforylácie ADP (adenozíndifosfát) a anorganického fosfátu premieňa na ATP. ATP slúži ako všemocný nosič energie pre takmer všetky metabolické procesy v tele náročné na energiu. Keď sa energia použije v metabolických procesoch, rozloží sa znova na ADP s exotermickým rozdelením fosfátovej skupiny.

Funkcia a úloha

Dýchací reťazec má za úlohu a funkciu v súvislosti s cyklom kyseliny citrónovej, ku ktorému dochádza aj v mitochondriách, poskytnúť telu dostatok použiteľnej energie. Procesy rozkladu potravinových zložiek látkových skupín uhľovodíky, tuky a bielkoviny nakoniec prúdia do respiračného reťazca v poslednej časti rozkladných procesov, v ktorých sa energia obsiahnutá v potravinách dodáva telu vo forme energeticky využiteľného ATP.

Hlavným prínosom pre ľudský metabolizmus je to, že chemická energia obsiahnutá v potravinových zložkách sa nekonvertuje výlučne a nekontrolovateľne na tepelnú energiu, ale že sa ukladá vo forme ATP. ATP umožňuje telu využívať akumulovanú energiu v rôznych časoch a na rôznych miestach podľa potreby. Takmer všetky energeticky náročné metabolické procesy sa spoliehajú na ATP ako na dodávateľa energie.

Dýchací reťazec obsahuje štyri takzvané komplexy (I, II, III, IV) a ako posledný krok fosforyláciu ADP na ATP, ktorú niektorí autori označujú aj ako komplex V. V obidvoch reťazcoch elektrónového prenosu I a II hrajú dôležitú úlohu enzýmové komplexy v spojení s ubichinónom, NAD / NADH (nikotínamid adenín dinukleotid) a FAD (flavín adenín dinukleotid). Procesy v komplexoch III a IV sa tiež uskutočňujú za účasti ubichinolu alebo oxidovaného ubichinónu a oxidázy cytochrómu c, ktorý oxiduje na cytochróm c. Súčasne sa kyslík redukuje na vodu (H20) pridaním iónov H +.

Dýchací reťazec možno vnímať ako druh otvoreného cyklu, v ktorom sa zúčastnené enzymatické katalyzátory regenerujú a opäť zasahujú do materiálového cyklu. Ukázalo sa, že je to obzvlášť energeticky účinné pre metabolizmus tela a zvlášť efektívne z hľadiska využívania zdrojov vďaka dokonalej recyklácii zúčastnených biokatalyzátorov (enzýmov).

Choroby a choroby

Dýchací reťazec obsahuje kaskádu elektrónových prenosov, v ktorých sa do biokatalytického procesu podieľa množstvo látok a predovšetkým komplexné enzymatické procesy. Ak je niektorý z týchto procesov narušený, môže byť narušený samotný dýchací reťazec alebo, v extrémnych prípadoch, úplne zastavený.

V chromozómovej množine alebo, ako aj genetické defekty, sa v zásade môže vyskytnúť celý rad genetických defektov výlučne v oddelenej mitochondriálnej DNA. Ak existuje mitochondriálna genetická porucha, môže pochádzať iba od matky, pretože samostatná mitochondriálna DNA človeka je iba v chvoste spermie, ktorá sa vylieva a vylučuje skôr, ako spermie preniká do vajíčka.

Získané poruchy sú možné popri geneticky určených poruchách v priebehu respiračného reťazca. B. spôsobené prírodnými alebo umelými inhibítormi dýchacieho reťazca. Je známych veľa látok, ktoré inhibujú dýchací reťazec v definovanom bode, takže dýchací reťazec je úplne prerušený alebo funguje iba nedostatočne. Iné látky pôsobia ako takzvané oddeľovače (protonofóry), ktoré spôsobujú, že oxidačné kroky prebiehajú výrazne rýchlejšie a vedú k zvýšenému dopytu po kyslíku. Aj tu existujú prírodné a umelé odpojovače.

Ako inhibítory z. B. používajú sa niektoré antibiotiká a fungicídy, napr. T. útok na komplexy I, II alebo III. Antibiotický oligomycín má priamy inhibičný účinok na proces ATP syntázy, takže dochádza k zníženej syntéze ATP so zníženou spotrebou kyslíka. Hnedé tukové tkanivo tiež pôsobí ako prírodný odpojovač, ktorý je schopný prevádzať energiu priamo na teplo bez toho, aby prešiel cez ATP. Funkčné poruchy v dýchacom reťazci sa zvyčajne prejavujú zníženým výkonom a častou alebo stálou únavou a vyčerpaním.