Шта је респираторни ланац?
дефиниција
Дишни ланац је процес за стварање енергије у ћелијама нашег тела. Придружује се циклусу лимунске киселине и последњи је корак у разградњи шећера, масти и протеина. Ланац за дисање налази се у унутрашњој мембрани митохондрија. У респираторном ланцу, еквиваленти редукције (НАДХ + Х + и ФАДХ2) који су се у међувремену створили поново се оксидују (електрони се одају), при чему се гради градивни протонски градијент. Ово се на крају користи за формирање универзалног носача енергије АТП (аденозин трифосфат). Кисеоник је такође потребан да би респираторни ланац могао да ради у потпуности.
Редослед респираторног ланца
Дишни ланац је интегрисан у унутрашњу мембрану митохондрија и састоји се од укупно пет ензимских комплекса. То следи из циклуса лимунске киселине, у којем се формирају редукциони еквиваленти НАДХ + Х + и ФАДХ2. Ови еквиваленти редукције привремено складиште енергију и поново се оксидују 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. Истовремено, 4 протона се пумпају из простора матрице у интермембрански простор.
Комплекс 2: ФАДХ2 ослобађа своја два електрона у другом ензимском комплексу (сукцинат-убикинон-оксидоредуктаза), 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 2 протона пумпају из простора матрице у интермембрански простор.
Комплекс 4: На крају, електрони долазе до четвртог комплекса (цитокром ц оксидаза). Овде се електрони преносе у кисеоник (О2), тако да се вода (Х2О) ствара са два додатна протона. Притом 2 протона поново улазе у интермембрански простор.
Комплекс 5: Укупно осам протона је сада испумпано из простора матрице у интермембрански простор. Основни захтев за ланац транспорта електрона је све већа електронегативност ензимског комплекса. То значи да је способност ензимских комплекса да привлаче негативне електроне све јача.
Поред првог крајњег производа, воде, у интермембранском простору је изграђен и протонски градијент кроз респираторни ланац. Ово складишти енергију која се користи за изградњу АТП (аденозин трифосфат). Ово је посао петог и последњег ензимског комплекса (АТП синтаза). Пети комплекс се попут тунела протеже кроз митохондријску мембрану. Кроз ово, вођени разликом у концентрацији, протони се враћају назад у простор матрице. Ово ствара АТП од АДП (аденозин дифосфат) и неорганског фосфата, који је доступан читавом организму.
Шта ради протонска пумпа?
Протонска пумпа је пети и последњи ензимски комплекс у респираторном ланцу. Кроз ово, протони се враћају из интермембранског простора у матрични простор. То омогућава само претходно утврђена разлика у концентрацији између два реакциона простора. Енергија ускладиштена у протонском градијенту користи се за коначну синтезу АТП (аденозин трифосфата) из фосфата и АДП.
АТП је универзални носач енергије нашег тела и неопходан је за разне реакције. Пошто се генерише на протонској пумпи, позната је и као АТП синтаза.
Равнотежа респираторног ланца
Одлучујући крајњи производ респираторног ланца је АТП (аденин трифосфат), који је универзални носач 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 оксидира назад до НАД + у респираторном ланцу код првог ензимског комплекса и пумпа 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 код другог ензимског комплекса и тако заобилази први комплекс. Да би синтетисали АТП, 4 протона морају да пролазе кроз пети комплекс.
Према томе, по НАДХ + Х + 2,5 АТП (10/4 = 2,5) и по ФАДХ2 производи се 1,5 АТП (6/4 = 1,5).
Када се молекул шећера разгради гликолизом, циклусом лимунске киселине и респираторним ланцем, може се генерисати највише 32 АТП, који је доступан организму.
Какву улогу играју митохондрији?
Митохондрије су органеле ћелија које се налазе у животињским и биљним организмима. У митохондријима се одвијају различити енергетски процеси, укључујући респираторни ланац. Будући да је респираторни ланац одлучујући процес за производњу енергије, митохондрији се називају и „електране у ћелији“. Имају двоструку мембрану, тако да се стварају укупно два одвојена реакциона простора. Унутра је простор матрице и међу-мембрански простор између две мембране. Ова два простора су основна за проток респираторног ланца. Само на овај начин може се изградити протонски градијент, што је важно за синтезу АТП.
Прочитајте више о теми у овом чланку: Структура митохондрија
Шта цијанид ради у респираторном ланцу?
Цијаниди су опасни токсини, укључујући једињења водоник-цијанида. Они су у стању да зауставе респираторни ланац.
Конкретно, цијанид се везује за гвожђе четвртог комплекса респираторног ланца. Као резултат, електрони више не могу да се пребаце у молекуларни кисеоник. Као резултат, читав респираторни ланац више не може да ради.
Резултат је недостатак носача енергије АТП (аденозин трифосфат) и долази до такозваног „унутрашњег гушења”. Симптоми као што су повраћање, несвестица и грчеви настају врло брзо након тровања цијанидом и, ако се не лече, доводе до брзе смрти.
Шта је дефект респираторног ланца?
Дефект респираторног ланца је ретка метаболичка болест која се често манифестује у детињству. Узроци су промене у генетским информацијама (ДНК). Митохондрији су ограничени у својој функцији, а респираторни ланац не функционише правилно. Ово је посебно приметно код органа који троше пуно енергије у облику АТП (аденозин трифосфат).
Типични симптоми су, на пример, болови у мишићима или слабост мишића.
Терапија ове болести је тешка јер је наследна болест. Треба осигурати довољно снабдевање енергијом (нпр. Путем глукозе). Иначе је прикладно само симптоматско лечење.
