Definice
Dýchací řetězec je proces výroby energie v buňkách našeho těla. Je spojen s citrátovým cyklem a je posledním krokem při rozkladu cukru, tuků a Proteinů. Dýchací řetězec je umístěn ve vnitřní membráně mitochondrie.
V dýchacím řetězci jsou redukční ekvivalenty (NADH + H + a FADH2), které byly mezitím vytvořeny, znovu oxidovány (jsou uvolňovány elektrony), což umožňuje stanovit protonový gradient. To se nakonec používá k vytvoření univerzálního nosiče energie ATP (adenosintrifosfát). K úplnému fungování dýchacího řetězce je rovněž zapotřebí kyslík.
Sekvence dýchacího řetězce
Dýchací řetězec je integrován do vnitřní mitochondriální membrány a skládá se z celkem pěti komplexů enzymů. Sleduje citrátový cyklus, ve kterém se tvoří redukční ekvivalenty NADH + H + a FADH2. Tyto redukční ekvivalenty mezitím ukládají energii a jsou znovu oxidovány v dýchacím řetězci.
Tento proces probíhá v prvních dvou komplexech enzymů dýchacího řetězce. Komplex 1: NADH + H + dosahuje prvního komplexu (NADH-ubichinon oxidoreduktáza) a vydává dva elektrony. Současně jsou 4 protony čerpány z prostoru matice do mezimembránového prostoru.
Komplex 2: FADH2 vydává své dva elektrony na druhém komplexu enzymů (sukcinát-ubichinon oxidoreduktáza), ale do mezimembránového prostoru nevstupují žádné protony. Komplex 3: Uvolněné elektrony jsou přeneseny do třetího komplexu enzymů (ubichinon cytochrom c oxidoreduktáza), kde jsou další 2 protony čerpány z prostoru matrice do mezimembránového prostoru. Komplex 4: Nakonec elektrony dosáhnou čtvrtého komplexu (cytochrom-c-oxidoreduktáza).
Zde jsou elektrony přenášeny na kyslík (O2), takže se dvěma dalšími protony vzniká voda (H2O). Tím se 2 protony znovu dostanou do mezimembránového prostoru. Komplex 5: Celkem osm protonů bylo nyní čerpáno z prostoru matice do mezimembránového prostoru.
Základním předpokladem pro transportní řetězec elektronů je zvyšující se elektronegativita komplexu enzymů. To znamená, že schopnost komplexů enzymů přitahovat negativní elektrony je stále silnější. Kromě prvního konečného produktu, vody, byl v mezimembránovém prostoru vytvořen protonový gradient dýchacím řetězcem.
V tomto prostoru je uložena energie, která se používá k vybudování ATP (adenosintrifosfát). To je úkol pátého a posledního komplexu enzymů (ATP syntáza). Pátý komplex překlenuje mitochondriální membránu jako tunel.
Prostřednictvím tohoto tunelu, poháněného rozdílem v koncentraci, protony proudí zpět do maticového prostoru. Tímto způsobem se ADP (adenosindifosfát) a anorganický fosfát přeměňují na ATP, který je k dispozici celému organismu. Protonová pumpa je pátým a posledním komplexem enzymů dýchacího řetězce.
Prostřednictvím ní protony proudí z mezimembránového prostoru zpět do prostoru matice. To umožňuje pouze dříve zjištěný rozdíl v koncentraci mezi dvěma reakčními prostory. Energie uložená v protonovém gradientu se používá k syntéze ATP (adenosintrifosfát) z fosfátu a ADP. ATP je univerzálním nosičem energie v našem těle a je nezbytný pro velké množství reakcí. Jelikož je generován protonovou pumpou, je také známý jako ATP syntáza.
