Шта је респираторни ланац?

дефиниција

Респираторни ланац је процес стварања енергије у ћелијама нашег тела. Она се придружује циклусу лимунске киселине и последњи је корак у разградњи шећера, масти и протеина. Респираторни ланац смештен је у унутрашњој мембрани митохондрија. У респираторном ланцу, еквиваленти редукције (НАДХ + Х + и ФАДХ2) који су се у међувремену формирали поново се оксидују (електрони се испуштају), при чему се може изградити протонски градијент. На крају се користи за формирање универзалног енергетског носача АТП (аденосин трифосфат). Кисик је такође потребан да би респираторни ланац могао да функционише у потпуности.

Редослед респираторног ланца

Респираторни ланац је интегрисан у унутрашњу митохондријску мембрану и састоји се од укупно пет ензимских комплекса. То произлази из циклуса лимунске киселине, у коме су формирани редукциони еквиваленти НАДХ + Х + и ФАДХ2. Ови редукциони еквиваленти привремено складиште енергију и поново се оксидирају у респираторном ланцу. Овај процес се одвија у прва два ензимска комплекса у респираторном ланцу.

Комплекс 1: НАДХ + Х + достиже први комплекс (НАДХ убикинон оксидоредуктаза) и ослобађа два електрона. У исто време, 4 протона се пумпају из простора матрице у интермембрански простор.

Комплекс 2: ФАДХ2 ослобађа своја два електрона у другом ензимском комплексу (сукцинат-убикинон-оксидоредуктази), али ниједан протон не улази у интермембрански простор.

Комплекс 3: Ослобођени електрони се преносе у трећи ензимски комплекс (убикинон цитохром ц оксидоредуктаза), где се још два протона пумпају из простора матрице у интермембрански простор.

Комплекс 4: На крају, електрони стижу до четвртог комплекса (цитохром ц оксидаза). Овде се електрони преносе на кисеоник (О2), тако да се са два додатна протона ствара вода (Х2О). У току процеса, два протона поново улазе у међуплонски простор.

Комплекс 5: Укупно осам протона сада је испумпавано из простора матрице у интермембрански простор. Основни захтев за транспортни ланац електрона је све већа електронегативност ензимског комплекса. То значи да је способност ензимских комплекса да привлаче негативне електроне све јача.
Поред првог крајњег производа, вода, уграђен је протонски градијент у међумембранском простору кроз респираторни ланац. Овиме се складишти енергија која се користи за изградњу АТП (аденозин трифосфат). То је посао петог и последњег ензимског комплекса (АТП синтаза). Пети комплекс протеже митохондријску мембрану попут тунела. Кроз то, вођени разликом концентрације, протони се враћају назад у простор матрице. Ово ствара АТП из АДП (аденозин дифосфат) и неорганског фосфата који је доступан целом организму.

Шта ради протонска пумпа?

Протонска пумпа је пети и последњи ензимски комплекс у респираторном ланцу. Кроз то се протони враћају из интермембранског простора у простор матрице. Ово је омогућено само претходно утврђеном разликом концентрације између два реакциона простора. Енергија ускладиштена у протонском градијенту користи се за крајњу синтезу АТП (аденосин трифосфата) из фосфата и АДП.
АТП је универзални носилац енергије нашег тела и неопходан је за различите реакције. Пошто се генерише на протонској пумпи, позната је и као АТП синтаза.

Равнотежа респираторног ланца

Крајњи производ респираторног ланца је АТП (аденин трифосфат), који је универзални носилац енергије у телу. АТП се синтетише уз помоћ протонског градијента који настаје током респираторног ланца. НАДХ + Х + и ФАДХ2 су различито ефикасни. НАДХ + Х + се оксидује натраг у НАД + у респираторном ланцу код првог ензимског комплекса и испумпава укупно 10 протона у интермембрански простор. Када се ФАДХ2 оксидује, принос је мањи, јер се само 6 протона транспортује у интермембрански простор. То је зато што се ФАДХ2 уводи у респираторни ланац у другом ензимском комплексу и тако заобилази први комплекс. Да би се синтетизовао АТП, 4 протона морају да пролазе кроз пети комплекс.
Следствено томе, произведени су по НАДХ + Х + 2.5 АТП (10/4 = 2.5) и по ФАДХ2 1.5 АТП (6/4 = 1.5).
Када се молекул шећера разгради гликолизом, циклусом лимунске киселине и респираторним ланцем, може се створити највише 32 АТП-а који је доступан организму.

Какву улогу играју митохондрије?

Митохондрије су ћелијске органеле које се налазе у животињским и биљним организмима. У митохондријама се одвијају различити енергетски процеси, укључујући респираторни ланац. Будући да је респираторни ланац одлучујући процес за производњу енергије, митохондрије се називају и "електранама ћелије". Имају двоструку мембрану, тако да се стварају укупно два одвојена реакциона простора. Унутра је простор матрице и интермембрански простор између две мембране. Ова два простора су фундаментална за проток респираторног ланца. Само на тај начин може се изградити протонски градијент, што је важно за синтезу АТП-а.

Прочитајте више о теми у овом чланку: Структура митохондрија

Шта цијанид ради у респираторном ланцу?

Цијаниди су опасни токсини, укључујући једињења водоника цијанида. Они су у стању да зауставе дишни ланац.
Наиме, цијанид се везује за гвожђе четвртог комплекса респираторног ланца. Као резултат тога, електрони се више не могу пренијети на молекуларни кисеоник. Као резултат тога, цео респираторни ланац више не може да ради.
Резултат је недостатак АТП извора енергије (аденосин трифосфат) и долази до такозваног "унутрашњег гушења". Симптоми попут повраћања, несвесности и грчева јављају се врло брзо после тровања цијанидом и, ако се не лече, доводе до брзе смрти.

Шта је оштећење респираторног ланца?

Пораз респираторног ланца је ретка метаболичка болест која се често манифестује у детињству. Узрок су промене у генетској информацији (ДНК). Митохондрије су ограничене у својој функцији и респираторни ланац не функционише правилно. Ово је посебно уочљиво код органа који троше пуно енергије у облику АТП (аденосин трифосфат).
Типичан симптом је, на пример, бол у мишићима или слабост мишића.
Терапија ове болести је тешка јер је наследна болест. Треба осигурати да постоји довољна опскрба енергијом (нпр. Глукозом). У супротном је прикладно чисто симптоматско лечење.