Dýchací reťazec je názov pre kaskádu krokov prenosu elektrónov (redoxné reakcie) v metabolizme buniek takmer všetkých živých organizmov. Na konci dýchacieho reťazca, ktorý sa vyskytuje v mitochondrie, elektrárne článkov, ATP (adenozín trifosfát) a voda (H2O). ATP obsahuje konzervovanú energiu, ktorá sa dá transportovať na krátke vzdialenosti a ktorá pochádza z dýchacieho reťazca a je k dispozícii pre endotermické alebo energeticky náročné metabolické procesy.
Čo je to dýchací reťazec?
ATP a voda sa tvoria na konci dýchacieho reťazca, ktorý sa vyskytuje v mitochondrie, elektrárne buniek. Ako súčasť bunkového dýchania zahŕňa dýchací reťazec postupný reťazec redoxné reakcie, reakcie darujúce a prijímajúce elektróny, ktoré sú katalyticky riadené enzýmy. Celkový vysoko exotermický proces, ktorý zodpovedá spaľovaniu vodík na voda (reakcia s kyslíkom), by inak tepelne zničil bunky alebo dokonca spôsobil ich výbuch. Dýchací reťazec sa uskutočňuje vo vnútornej membráne mitochondrie v štyroch po sebe nasledujúcich redox komplexoch: Elektróny prenesené do ďalšej fázy každý uvoľňujú časť svojej energie. Zároveň sa vďaka protónom (H +) uvoľneným do priestoru medzi vnútornou a vonkajšou membránou (medzimembránový priestor) mitochondrií vytvára protónový gradient. Protóny sa snažia migrovať z oblasti vysokých koncentrácie do oblasti nízkej koncentrácie - v tomto prípade vnútornej membrány. Funguje to iba v spojení s enzýmom ATP syntáza, tunelovým proteínom. Počas prechodu tunelovým proteínom uvoľňujú protóny energiu, ktorá sa v priebehu oxidačnej fosforylácie ADP (ktorá sa mení na ATP) (adenozín difosfát) a anorganické fosfát. ATP slúži ako všemohúci nosič energie pre takmer všetky energeticky náročné metabolické procesy v tele. Keď sa energia použije v metabolických procesoch, premení sa späť na ADP pomocou exotermického štiepenia a fosfát skupinu.
Funkcia a úloha
Úlohou a funkciou dýchacieho reťazca je v spojení s citrátovým cyklom, ktorý sa tiež vyskytuje v mitochondriách, poskytovať telu využiteľnú energiu v dostatočnom množstve. Nakoniec procesy degradácie zložiek potravín zo skupín látok sacharidy, tuky a proteíny viesť v poslednej časti degradačných procesov na dýchací reťazec, v ktorom sa energia obsiahnutá v zložkách potravy dodáva telu vo forme energeticky využiteľného ATP. Hlavným prínosom pre ľudský metabolizmus je, že chemická energia obsiahnutá v zložkách potravy sa nie výlučne a nekontrolovateľne premieňa na tepelnú energiu, ale ukladá sa vo forme ATP. ATP umožňuje telu využívať uloženú energiu podľa potreby časovo a priestorovo rozložene. Takmer všetky energeticky náročné metabolické procesy sa spoliehajú na ATP ako dodávateľa energie. Dýchací reťazec obsahuje štyri takzvané komplexy (I, II, III, IV) a navyše ako posledný krok fosforyláciu ADP na ATP, ktorú niektorí autori nazývajú aj komplex V. V obidvoch reťazcoch prenosu elektrónov I a II hrajú dôležitú úlohu enzýmové komplexy súvisiace s ubichinónom, NAD / NADH (nikotínamid adenín dinukleotid) a FAD (flavín adenín dinukleotid). Procesy v komplexoch III a IV sa vyskytujú tiež za účasti ubichinolu alebo oxidovaného ubichinónu a cytochróm c oxidázy, ktorá oxiduje na cytochróm c. Zároveň, kyslík sa redukuje na vodu (H2) pridaním 2 H + iónov. Dýchací reťazec možno považovať za druh otvoreného cyklu, v ktorom sa zúčastnené enzymatické katalyzátory neustále regenerujú a zasahujú znova do metabolického cyklu. Ukázalo sa, že je to obzvlášť energeticky účinné pre metabolizmus tela a obzvlášť efektívne, pokiaľ ide o využitie zdrojov, vďaka dokonalej recyklácii biokatalyzátorov (enzýmy) zúčastnené.
Choroby a choroby
Dýchací reťazec zahŕňa kaskádu prenosov elektrónov, ktorá zahŕňa veľa látok, a predovšetkým komplexné enzymatické procesy v akomsi biokatalytickom procese. Ak dôjde k narušeniu niektorého z týchto procesov, môže dôjsť k narušeniu samotného dýchacieho reťazca alebo k jeho úplnému vypnutiu. V zásade môže dôjsť k množstvu genetických chýb aj v chromozómovej sade alebo k genetickým chybám výlučne v samostatná mitochondriálna DNA. Ak existuje mitochondriálna genetická chyba, môže pochádzať výlučne od matky, pretože samostatná mitochondriálna DNA muža sa nachádza výlučne v chvoste chvosta. spermie, ktorý je však vylúčený a vylúčený skôr, ako spermie prenikne do vajíčka. Okrem geneticky podmienených porúch v priebehu dýchacieho reťazca sú možné aj získané poruchy, ktoré sú spôsobené napríklad prírodnými alebo umelými inhibítormi dýchacieho reťazca. Je známych niekoľko látok, ktoré inhibujú dýchací reťazec na definovanom mieste, takže dýchací reťazec je úplne prerušený alebo funguje iba nedostatočne. Iné látky pôsobia ako takzvané odpojovače (protonofory), ktoré spôsobujú, že oxidačné kroky prebiehajú oveľa rýchlejšie a viesť na zvýšenú kyslík dopyt. Aj tu existujú prírodné a umelé oddeľovače. Niektoré antibiotiká a fungicídy napríklad pôsobia ako inhibítory, z ktorých niektoré napádajú komplexy I, II alebo III. The antibiotikum oligomycín priamo inhibuje proces ATP syntázy, čo vedie k zníženej syntéze ATP so zníženým kyslík spotreba. Hnedé tukové tkanivo tiež funguje ako prírodný odpojovač, ktorý je schopný premieňať energiu priamo na teplo bez obchádzky cez ATP. Dysfunkcia v dýchacom reťazci sa zvyčajne prejavuje zníženou výkonnosťou, ako aj častou alebo stálou únava a únava.
