Rantai pernafasan

Sebagai Rantai pernafasan lata langkah pemindahan elektron (tindak balas redoks) dalam metabolisme sel hampir semua makhluk hidup dipanggil. Pada akhir rantai pernafasan, yang berlaku di mitokondria, pembangkit tenaga sel, ATP (adenosin trifosfat) dan air (H2O) dihasilkan. ATP mengandungi tenaga terpelihara yang dapat diangkut dalam jarak dekat, yang berasal dari rantai pernafasan dan tersedia untuk proses metabolik endotermik, yang memerlukan tenaga.

Apakah rantai pernafasan?

Rantai pernafasan sebagai sebahagian daripada pernafasan sel mengandungi rantai reaksi redoks yang berlaku satu demi satu, iaitu reaksi penderma elektron dan penerimaan elektron yang secara katalitik dikawal oleh enzim. Proses eksotermik secara keseluruhan, yang sesuai dengan pembakaran hidrogen ke air (tindak balas oksidrogen), sebaliknya akan memusnahkan sel secara termal atau bahkan menyebabkannya meletup.

Rantai pernafasan berlaku di membran dalaman mitokondria dalam empat kompleks redoks berturut-turut: Elektron yang dipindahkan ke tahap seterusnya masing-masing melepaskan sebahagian tenaga mereka. Pada masa yang sama, kecerunan proton bertambah kerana proton (H +) dilepaskan ke ruang antara membran dalam dan luar (ruang intermembran) mitokondria. Proton cuba berpindah dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah - dalam hal ini membran dalam.

Ini hanya berfungsi bersamaan dengan enzim ATP synthase, protein terowong. Semasa melalui protein terowong, proton mengeluarkan tenaga, yang diubah menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif ADP (adenosin diphosphate) dan fosfat anorganik. ATP berfungsi sebagai pembawa tenaga yang maha kuasa untuk hampir semua proses metabolik yang memakan tenaga di dalam badan. Apabila tenaga digunakan dalam proses metabolik, ia dipecah lagi menjadi ADP dengan pemisahan eksotermik dari kumpulan fosfat.

Fungsi & tugas

Rantai pernafasan mempunyai tugas dan fungsi, sehubungan dengan kitaran asid sitrik, yang juga terjadi di mitokondria, untuk menyediakan tubuh dengan tenaga yang cukup. Pada akhirnya, proses pemecahan komponen makanan dari zat tersebut merangkumi karbohidrat, lemak dan protein mengalir ke rantai pernafasan pada bahagian terakhir proses pemecahan, di mana tenaga yang terkandung dalam komponen makanan tersedia untuk tubuh dalam bentuk ATP yang boleh digunakan secara bertenaga.

Manfaat utama untuk metabolisme manusia adalah bahawa tenaga kimia yang terkandung dalam komponen makanan tidak ditukar secara eksklusif dan tidak terkawal menjadi tenaga haba, tetapi ia disimpan dalam bentuk ATP. ATP membolehkan badan menggunakan tenaga yang tersimpan pada masa yang berlainan dan di lokasi yang berbeza seperti yang diperlukan. Hampir semua proses metabolik yang memakan tenaga bergantung pada ATP sebagai pembekal tenaga.

Rantai pernafasan terdiri daripada empat kompleks yang disebut (I, II, III, IV) dan, sebagai langkah terakhir, fosforilasi ADP ke ATP, yang juga disebut oleh beberapa penulis sebagai kompleks V. Dalam kedua-dua rantai pemindahan elektron I dan II, kompleks enzim yang berkaitan dengan ubiquinone, NAD / NADH (nikotinamide adenine dinucleotide) dan FAD (flavin adenine dinucleotide) memainkan peranan penting. Proses dalam kompleks III dan IV juga berlaku dengan penyertaan ubiquinol atau ubiquinone teroksidasi dan sitokrom c oksidase, yang mengoksidasi menjadi sitokrom c. Pada masa yang sama, oksigen dikurangkan menjadi air (H2O) dengan penambahan 2 ion H +.

Rantai pernafasan dapat dilihat sebagai sejenis kitaran terbuka di mana pemangkin enzim yang terlibat tumbuh semula dan campur tangan lagi dalam kitaran bahan. Ini ternyata sangat menjimatkan tenaga untuk metabolisme tubuh dan sangat efisien dari segi penggunaan sumber daya, kerana kitar semula sempurna dari biokatalis (enzim) yang terlibat.

Penyakit & penyakit

Rantai pernafasan mengandungi lata aliran elektron di mana banyak bahan dan, di atas semua, proses enzimatik kompleks terlibat dalam sejenis proses biokatalitik. Sekiranya salah satu daripada proses ini terganggu, rantai pernafasan itu sendiri boleh terganggu atau, dalam kes yang melampau, berhenti sepenuhnya.

Pada prinsipnya, sejumlah kecacatan genetik juga dapat terjadi pada set kromosom atau, serta kecacatan genetik, secara eksklusif pada DNA mitokondria yang terpisah. Sekiranya terdapat kecacatan genetik mitokondria, ia hanya boleh datang dari ibu kerana DNA mitokondria lelaki itu hanya terdapat di ekor sperma, yang ditolak dan diekskresikan sebelum sperma menembusi telur.

Gangguan yang diperoleh juga mungkin berlaku di luar gangguan yang disebabkan oleh genetik semasa rantai pernafasan. B. disebabkan oleh perencat semula jadi atau buatan rantai pernafasan. Sejumlah zat diketahui bahawa menghambat rantai pernafasan pada titik yang ditentukan sehingga rantai pernafasan terganggu sepenuhnya atau hanya berfungsi dengan tidak mencukupi. Bahan lain bertindak sebagai apa yang disebut decoupler (protonophores), yang menjadikan langkah pengoksidaan berjalan lebih cepat dan menyebabkan peningkatan permintaan oksigen. Di sini juga, terdapat penyahkod semula jadi dan buatan.

Sebagai perencat z. B. beberapa antibiotik dan racun kulat yang digunakan mis. T. menyerang kompleks I, II atau III. Oligomisin antibiotik mempunyai kesan penghambatan langsung terhadap proses ATP synthase, sehingga terjadi penurunan sintesis ATP dengan penurunan penggunaan oksigen. Tisu adiposa coklat juga bertindak sebagai penyahkod semula jadi, yang mampu mengubah tenaga secara langsung menjadi panas tanpa melalui ATP. Gangguan fungsional pada rantai pernafasan biasanya dapat dilihat melalui penurunan prestasi dan keletihan dan keletihan yang kerap atau berterusan.