Respiratorni lanac

Kao Respiratorni lanac je kaskada koraka prijenosa elektrona (redoks reakcija) u metabolizmu stanica gotovo svih živih bića. Na kraju dišnog lanca, koji se odvija u mitohondrijama, stvaraju se elektrane stanica, ATP (adenosin trifosfat) i voda (H2O). ATP sadrži sačuvanu energiju koja se može transportirati na kratke udaljenosti, koja dolazi iz respiratornog lanca i dostupna je za endotermičke, tj. Metaboličke procese koji zahtijevaju energiju.

Što je respiratorni lanac?

Respiratorni lanac kao dio staničnog disanja sadrži lanac redoks reakcija koje se odvijaju jedna za drugom, tj. Reakcije doniranja elektrona i reakcije prihvaćanja elektrona koje katalizom kontroliraju enzimi. Cjelokupni snažno egzotermni postupak, koji odgovara sagorijevanju vodika u vodi (reakcija oksihidrogena), u suprotnom bi termički uništio stanice ili čak izazvao njihovu eksploziju.

Respiratorni lanac odvija se u unutarnjoj membrani mitohondrija u četiri uzastopna redoks-kompleksa: elektroni preneseni na sljedeću razinu odaju dio svoje energije. Istodobno se gradi protonski gradijent zbog protona (H +) koji se oslobađaju u prostor između unutarnje i vanjske membrane (međumembranski prostor) mitohondrija. Protoni pokušavaju migrirati iz područja visoke koncentracije u područje male koncentracije - u ovom slučaju unutarnje membrane.

Ovo djeluje samo u kombinaciji s enzimom ATP sintazom, tunelinskim proteinima. Tijekom prolaska kroz protein tunela, protoni oslobađaju energiju koja se pretvara u ATP tijekom oksidativne fosforilacije ADP-a (adenozin-difosfat) i anorganskog fosfata. ATP služi kao svemoćan nosač energije za gotovo sve metaboličke procese u tijelu koji troše energiju. Kada se energija iskoristi u metaboličkim procesima, ona se ponovo razgrađuje u ADP s egzotermnim odvajanjem fosfatne skupine.

Funkcija i zadatak

Respiratorni lanac ima zadatak i funkciju, u vezi s ciklusom limunske kiseline, koji se također odvija u mitohondrijama, pružiti tijelu dovoljno upotrebljive energije. Konačno, procesi razgradnje prehrambenih sastojaka skupina tvari ugljikohidrati, masti i bjelančevine u posljednjem dijelu procesa razgradnje ulaze u dišni lanac u kojem se energija sadržana u sastojcima hrane tijelu stavlja na raspolaganje u obliku energetski korisnog ATP-a.

Glavna korist za ljudski metabolizam je ta što se kemijska energija sadržana u sastojcima hrane ne pretvara isključivo i nekontrolirano u toplinsku energiju, već se ona pohranjuje u obliku ATP-a. ATP omogućuje tijelu da koristi pohranjenu energiju u različito vrijeme i na različitim mjestima prema potrebi. Gotovo svi metabolički procesi koji troše energiju oslanjaju se na ATP kao dobavljač energije.

Respiratorni lanac sadrži četiri takozvana kompleksa (I, II, III, IV) i, kao posljednji korak, fosforilaciju ADP u ATP, što neki autori nazivaju i kompleksom V. Enzimski kompleksi u vezi s ubikinonom, NAD / NADH (nikotinamid-adenin-dinukleotid) i FAD (flavin-adenin-dinukleotid) igraju važnu ulogu u dva lanca prijenosa elektrona I i II. Procesi u kompleksima III i IV također se odvijaju uz sudjelovanje ubikvinol ili oksidirane ubikinon i citokrom c oksidaze koja oksidira u citokrom c. Istodobno se kisik reducira u vodu (H20) uz dodatak 2 H + iona.

Dišni lanac može se promatrati kao vrsta otvorenog ciklusa u kojem se uključeni enzimski katalizatori regeneriraju i ponovno interveniraju u materijalnom ciklusu. Pokazalo se da je to posebno energetski učinkovito za metabolizam u tijelu i posebno učinkovito u pogledu upotrebe resursa, zbog savršenog recikliranja uključenih biokatalizatora (enzima).

Bolesti i bolesti

Respiratorni lanac sadrži kaskadu prenosa elektrona u kojoj su mnoge tvari i, prije svega, složeni enzimski procesi uključeni u svojevrsni biokatalizni proces. Ako je jedan od tih procesa poremećen, može se poremetiti i sam dišni lanac ili, u ekstremnim slučajevima, potpuno zaustaviti.

U principu, niz genetskih oštećenja može se pojaviti i u skupu kromosoma ili, kao i genetičke oštećenja, isključivo u odvojenoj DNK mitohondrija. Ako postoji mitohondrijska genetska oštećenja, ona može doći samo od majke, jer se čovjek odvojeni mitohondrijski DNK nalazi samo u repu sperme, koji se odbacuje i izlučuje prije nego što sperma prodre u jaje.

Stečeni poremećaji mogući su i pored genetski određenih poremećaja u toku dišnog lanca. B. uzrokovani prirodnim ili umjetnim inhibitorima respiratornog lanca. Poznate su brojne tvari koje inhibiraju dišni lanac u određenoj točki tako da se dišni lanac potpuno prekine ili samo neadekvatno funkcionira. Ostale tvari djeluju kao takozvani separatori (protonofori), zbog kojih se koraci oksidacije znatno brže odvijaju i dovode do povećane potrebe za kisikom. Postoje i prirodni i umjetni decoupleri.

Kao inhibitori z. B. neki antibiotici i fungicidi koji se koriste npr. T. napad na komplekse I, II ili III. Antibiotik oligomicin ima izravan inhibitorni učinak na proces ATP sintaze, tako da dolazi do smanjene sinteze ATP-a uz smanjenu potrošnju kisika. Smeđe masno tkivo djeluje i kao prirodni razdvajač, koji je u stanju pretvoriti energiju izravno u toplinu bez prolaska kroz ATP. Funkcionalni poremećaji u respiratornom lancu obično se primjećuju smanjenim učinkom i čestim ili stalnim umorom i umorom.