Αναπνευστική αλυσίδα

Οπως και Αναπνευστική αλυσίδα είναι ένας καταρράκτης βημάτων μεταφοράς ηλεκτρονίων (αντιδράσεις οξειδοαναγωγής) στον μεταβολισμό των κυττάρων σχεδόν όλων των ζωντανών όντων. Στο τέλος της αναπνευστικής αλυσίδας, η οποία λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια, παράγονται οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας των κυττάρων, το ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη) και το νερό (H2O). Το ATP περιέχει τη διατηρημένη ενέργεια που μπορεί να μεταφερθεί σε μικρές αποστάσεις, η οποία προέρχεται από την αναπνευστική αλυσίδα και είναι διαθέσιμη για ενδοθερμικές, δηλαδή μεταβολικές διεργασίες που καταναλώνουν ενέργεια.

Τι είναι η αναπνευστική αλυσίδα;

Η αναπνευστική αλυσίδα ως μέρος της κυτταρικής αναπνοής περιέχει μια αλυσίδα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής που λαμβάνουν χώρα το ένα μετά το άλλο, δηλαδή αντιδράσεις δωρεάς ηλεκτρονίων και αποδοχής ηλεκτρονίων που ελέγχονται καταλυτικά από ένζυμα. Η συνολικά έντονα εξώθερμη διαδικασία, η οποία αντιστοιχεί στην καύση υδρογόνου σε νερό (αντίδραση οξυυδρογόνου), διαφορετικά θα καταστρέψει θερμικά τα κύτταρα ή ακόμη και θα τα προκαλέσει έκρηξη.

Η αναπνευστική αλυσίδα λαμβάνει χώρα στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων σε τέσσερα διαδοχικά οξειδοαναγωγικά σύμπλοκα: τα ηλεκτρόνια που μεταφέρονται στο επόμενο επίπεδο το καθένα εκπέμπουν μέρος της ενέργειας τους. Ταυτόχρονα, μια κλίση πρωτονίων συσσωρεύεται λόγω των πρωτονίων (H +) που απελευθερώνονται στο διάστημα μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής μεμβράνης (διαμεμβρανικός χώρος) των μιτοχονδρίων. Τα πρωτόνια προσπαθούν να μεταναστεύσουν από την περιοχή υψηλής συγκέντρωσης στην περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης - σε αυτήν την περίπτωση την εσωτερική μεμβράνη.

Αυτό λειτουργεί μόνο σε συνδυασμό με το ένζυμο συνθάση ΑΤΡ, μια πρωτεΐνη σήραγγας. Κατά τη διέλευση μέσω της πρωτεΐνης σήραγγας, τα πρωτόνια απελευθερώνουν ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σε ΑΤΡ κατά τη διάρκεια της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης του ADP (διφωσφορική αδενοσίνη) και ανόργανου φωσφορικού. Το ATP χρησιμεύει ως παντοδύναμος φορέας ενέργειας για σχεδόν όλες τις ενεργειακές που καταναλώνουν μεταβολικές διεργασίες στο σώμα. Όταν η ενέργεια χρησιμοποιείται σε μεταβολικές διεργασίες, κατανέμεται ξανά σε ADP με εξώθερμο διαχωρισμό μιας φωσφορικής ομάδας.

Λειτουργία & εργασία

Η αναπνευστική αλυσίδα έχει το καθήκον και τη λειτουργία, σε συνδυασμό με τον κύκλο κιτρικού οξέος, ο οποίος λαμβάνει χώρα επίσης στα μιτοχόνδρια, για να παρέχει στο σώμα επαρκή αξιοποιήσιμη ενέργεια. Τελικά, οι διαδικασίες διάσπασης των συστατικών τροφίμων της ουσίας ομαδοποιούν υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες που ρέουν στην αναπνευστική αλυσίδα στο τελευταίο μέρος των διαδικασιών διάσπασης, στις οποίες η ενέργεια που περιέχεται στα συστατικά των τροφίμων διατίθεται στο σώμα με τη μορφή ενεργητικά χρησιμοποιήσιμου ATP.

Το κύριο όφελος για τον ανθρώπινο μεταβολισμό είναι ότι η χημική ενέργεια που περιέχεται στα συστατικά των τροφίμων δεν μετατρέπεται αποκλειστικά και ανεξέλεγκτα σε θερμική ενέργεια, αλλά αποθηκεύεται με τη μορφή ATP. Το ATP επιτρέπει στο σώμα να χρησιμοποιεί την αποθηκευμένη ενέργεια σε διαφορετικούς χρόνους και σε διαφορετικές τοποθεσίες όπως απαιτείται. Σχεδόν όλες οι μεταβολικές διεργασίες που καταναλώνουν ενέργεια βασίζονται στην ATP ως προμηθευτής ενέργειας.

Η αναπνευστική αλυσίδα περιλαμβάνει τέσσερα λεγόμενα σύμπλοκα (I, II, III, IV) και, ως τελικό βήμα, τη φωσφορυλίωση του ADP to ATP, το οποίο ορισμένοι συγγραφείς αναφέρονται επίσης ως σύμπλοκο V. Τα σύμπλοκα ενζύμων σε σχέση με την ουβικινόνη, το NAD / NADH (νικοτιναμίδιο-αδενίνη-δινουκλεοτίδιο) και το FAD (φλαβίνη-αδενίνη-δινουκλεοτίδιο) παίζουν σημαντικό ρόλο στις δύο αλυσίδες μεταφοράς ηλεκτρονίων I και II. Οι διεργασίες στα σύμπλοκα III και IV πραγματοποιούνται επίσης με τη συμμετοχή της ουβικινόλης ή της οξειδωμένης ουβικινόνης και του οξειδάσης του κυτοχρώματος, η οποία οξειδώνεται στο κυτόχρωμα γ. Ταυτόχρονα, το οξυγόνο μειώνεται σε νερό (H2O) με την προσθήκη 2 Η + ιόντων.

Η αναπνευστική αλυσίδα μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος ανοικτού κύκλου στον οποίο οι εμπλεκόμενοι ενζυματικοί καταλύτες αναγεννιούνται και παρεμβαίνουν ξανά στον κύκλο του υλικού. Αυτό αποδεικνύεται ιδιαίτερα ενεργειακά αποδοτικό για το μεταβολισμό του σώματος και ιδιαίτερα αποτελεσματικό όσον αφορά τη χρήση των πόρων, λόγω της τέλειας ανακύκλωσης των εμπλεκόμενων βιοκαταλυτών.

Ασθένειες και παθήσεις

Η αναπνευστική αλυσίδα περιέχει έναν καταρράκτη μεταφοράς ηλεκτρονίων στον οποίο πολλές ουσίες και, πάνω απ 'όλα, σύνθετες ενζυματικές διεργασίες εμπλέκονται σε ένα είδος βιοκαταλυτικής διαδικασίας. Εάν μια από αυτές τις διαδικασίες διαταραχθεί, η ίδια η αναπνευστική αλυσίδα μπορεί να διαταραχθεί ή, σε ακραίες περιπτώσεις, να σταματήσει εντελώς.

Κατ 'αρχήν, ορισμένα γενετικά ελαττώματα μπορούν επίσης να εμφανιστούν στο σύνολο χρωμοσωμάτων ή, καθώς και γενετικά ελαττώματα, αποκλειστικά στο ξεχωριστό μιτοχονδριακό DNA. Εάν υπάρχει ένα μιτοχονδριακό γενετικό ελάττωμα, αυτό μπορεί να προέλθει μόνο από τη μητέρα, επειδή το ξεχωριστό μιτοχονδριακό DNA του άνδρα βρίσκεται μόνο στην ουρά του σπέρματος, το οποίο απορρίπτεται και απεκκρίνεται πριν το σπέρμα διεισδύσει στο ωάριο.

Οι επίκτητες διαταραχές είναι επίσης δυνατές επιπλέον των γενετικά προσδιορισμένων διαταραχών κατά τη διάρκεια της αναπνευστικής αλυσίδας. Β. Προκαλείται από φυσικούς ή τεχνητούς αναστολείς της αναπνευστικής αλυσίδας. Είναι γνωστός αριθμός ουσιών που αναστέλλουν την αναπνευστική αλυσίδα σε καθορισμένο σημείο, έτσι ώστε η αναπνευστική αλυσίδα να διακόπτεται πλήρως ή να λειτουργεί μόνο ανεπαρκώς. Άλλες ουσίες δρουν ως οι αποκαλούμενοι αποσυμπιεστές (πρωτόφορα), τα οποία κάνουν τα βήματα οξείδωσης να τρέχουν σημαντικά πιο γρήγορα και να οδηγούν σε αυξημένη ζήτηση οξυγόνου. Και εδώ, υπάρχουν φυσικά και τεχνητά αποσυνδετικά.

Ως αναστολείς z. Β. Ορισμένα αντιβιοτικά και μυκητοκτόνα που χρησιμοποιούνται π.χ. T. επίθεση στα συγκροτήματα I, II ή III. Το αντιβιοτικό ολιγομυκίνη έχει άμεση ανασταλτική επίδραση στη διαδικασία της συνθέσης ΑΤΡ, έτσι ώστε να εμφανίζεται μια μειωμένη σύνθεση ΑΤΡ με μειωμένη κατανάλωση οξυγόνου. Ο καστανός λιπώδης ιστός λειτουργεί επίσης ως ένας φυσικός αποσυνδέτης, ο οποίος μπορεί να μετατρέψει την ενέργεια απευθείας σε θερμότητα χωρίς να περάσει από ATP. Οι λειτουργικές διαταραχές στην αναπνευστική αλυσίδα είναι συνήθως αισθητές μέσω μειωμένης απόδοσης και συχνής ή συνεχούς κόπωσης και εξάντλησης.