Definícia
Dýchací reťazec je proces výroby energie v bunkách nášho tela. Je napojený na citrátový cyklus a je posledným krokom pri odbúravaní cukru, tukov a proteíny. Dýchací reťazec sa nachádza vo vnútornej membráne mitochondrie.
V dýchacom reťazci sa redukčné ekvivalenty (NADH + H + a FADH2), ktoré sa medzitým vytvorili, opäť oxidujú (vylučujú sa elektróny), čo umožňuje stanoviť protónový gradient. To sa nakoniec použije na vytvorenie univerzálneho nosiča energie ATP (adenozíntrifosfát). Na úplné spustenie dýchacieho reťazca je tiež potrebný kyslík.
Poradie dýchacieho reťazca
Dýchací reťazec je integrovaný do vnútornej mitochondriálnej membrány a pozostáva z celkom piatich enzýmových komplexov. Nadväzuje na citrátový cyklus, v ktorom sa tvoria redukčné ekvivalenty NADH + H + a FADH2. Tieto redukčné ekvivalenty medzitým ukladajú energiu a znova sa oxidujú v dýchacom reťazci.
Tento proces prebieha v prvých dvoch enzýmových komplexoch dýchacieho reťazca. Komplex 1: NADH + H + dosahuje prvý komplex (NADH-ubichinón oxidoreduktáza) a vydáva dva elektróny. Zároveň sa z protibunkového priestoru čerpajú 4 protóny do medzimembránového priestoru.
Komplex 2: FADH2 vydáva svoje dva elektróny v druhom komplexe enzýmov (sukcinát-ubichinón oxidoreduktáza), ale do medzimembránového priestoru nevstupujú žiadne protóny. Komplex 3: Uvoľnené elektróny sa prenášajú do tretieho enzýmového komplexu (ubichinón cytochróm c oxidoreduktáza), kde sa ďalšie 2 protóny čerpajú z priestoru matrice do medzimembránového priestoru. Komplex 4: Nakoniec elektróny dosiahnu štvrtý komplex (cytochróm-c-oxidoreduktáza).
Tu sa elektróny prenášajú na kyslík (O2), takže s ďalšími dvoma protónmi vzniká voda (H2O). Tým sa 2 protóny opäť dostanú do medzimembránového priestoru. Komplex 5: Celkom osem protónov bolo teraz napumpovaných z maticového priestoru do medzimembránového priestoru.
Základným predpokladom pre reťazec transportu elektrónov je zvyšujúca sa elektronegativita enzýmového komplexu. To znamená, že schopnosť komplexov enzýmov priťahovať negatívne elektróny je čoraz silnejšia. Okrem prvého konečného produktu, vody, bol v medzimembránovom priestore ustanovený protónový gradient dýchacím reťazcom.
V tomto priestore sa ukladá energia, ktorá sa používa na tvorbu ATP (adenozíntrifosfát). Toto je úloha piateho a posledného enzýmového komplexu (ATP syntáza). Piaty komplex preklenuje mitochondriálnu membránu ako tunel.
Týmto tunelom, poháňaným rozdielom v koncentrácii, protóny prúdia späť do matricového priestoru. Týmto spôsobom sa ADP (adenozíndifosfát) a anorganický fosfát premieňajú na ATP, ktorá je dostupná pre celý organizmus. Protónová pumpa je piatym a posledným enzýmovým komplexom dýchacieho reťazca.
Prostredníctvom neho protóny prúdia z medzimembránového priestoru späť do maticového priestoru. Toto umožňuje iba predtým stanovený rozdiel v koncentrácii medzi dvoma reakčnými priestormi. Energia uložená v protónovom gradiente sa používa na syntézu ATP (adenozíntrifosfát) z fosfátu a ADP. ATP je univerzálnym nosičom energie v našom tele a je nevyhnutný pre veľké množstvo reakcií. Pretože je generovaný protónovou pumpou, je tiež známy ako ATP syntáza.
