Dýchací řetězec je název kaskády kroků přenosu elektronů (redoxní reakce) v metabolismu buněk téměř všech živých organismů. Na konci dýchacího řetězce, který se vyskytuje v mitochondrie, elektrárny buněk, ATP (adenosin trifosfát) a voda (H2O). ATP obsahuje konzervovanou energii, která může být transportována na krátké vzdálenosti, která pochází z dýchacího řetězce a je k dispozici pro endotermické nebo energeticky náročné metabolické procesy.
Co je to dýchací řetězec?
ATP a voda se produkují na konci dýchacího řetězce, ke kterému dochází v mitochondrie, elektrárny buněk. Jako součást buněčného dýchání zahrnuje respirační řetězec řetězec sekvenční redoxní reakce, reakce darující elektrony a přijímající elektrony, které jsou katalyticky řízeny enzymy. Celkový vysoce exotermický proces, který odpovídá spalování vodík na voda (reakce s kyslíkem), by jinak tepelně zničil buňky nebo dokonce způsobil jejich explozi. Dýchací řetězec probíhá ve vnitřní membráně mitochondrie ve čtyřech po sobě jdoucích redoxních komplexech: Elektrony přenesené do další fáze uvolňují část své energie. Zároveň se díky protonům (H +) uvolněným do prostoru mezi vnitřní a vnější membránou (mezimembránový prostor) mitochondrií vytváří protonový gradient. Protony se snaží migrovat z oblasti vysokých koncentrace do oblasti nízké koncentrace - v tomto případě vnitřní membrány. Funguje to pouze ve spojení s enzymem ATP syntáza, tunelovým proteinem. Během průchodu tunelovým proteinem uvolňují protony energii, která se přeměňuje na ATP v průběhu oxidační fosforylace ADP (adenosin difosfát) a anorganické fosfát. ATP slouží jako všemocný nosič energie pro téměř všechny energeticky náročné metabolické procesy v těle. Když je energie použita v metabolických procesech, je přeměněna zpět na ADP s exotermickým štěpením a fosfát skupina.
Funkce a úkol
Úkolem a funkcí dýchacího řetězce ve spojení s citrátovým cyklem, který se také vyskytuje v mitochondriích, je poskytovat tělu využitelnou energii v dostatečném množství. Nakonec jsou to procesy rozkladu potravinových složek skupin látek sacharidy, tuky a Proteinů vést v poslední části degradačních procesů na dýchací řetězec, ve kterém je energie obsažená ve složkách potravy poskytována tělu ve formě energeticky použitelného ATP. Hlavním přínosem pro lidský metabolismus je to, že chemická energie obsažená ve složkách potravy není výhradně a nekontrolovatelně přeměněna na tepelnou energii, ale je uložena ve formě ATP. ATP umožňuje tělu využívat uloženou energii podle potřeby časově a prostorově rozloženým způsobem. Téměř všechny energeticky náročné metabolické procesy spoléhají na ATP jako dodavatele energie. Dýchací řetězec obsahuje čtyři takzvané komplexy (I, II, III, IV) a navíc jako poslední krok fosforylace ADP na ATP, kterou někteří autoři nazývají také komplex V. V obou řetězcích elektronového přenosu I a II hrají důležitou roli enzymové komplexy související s ubichinonem, NAD / NADH (nikotinamidadeninindinukleotid) a FAD (flavinadeninindinukleotid). K procesům v komplexech III a IV dochází také za účasti ubichinolu nebo oxidovaného ubichinonu a cytochrom c oxidázy, která oxiduje na cytochrom c. Ve stejnou dobu, kyslík se redukuje na vodu (H2) přidáním 2 H + iontů. Dýchací řetězec lze považovat za druh otevřeného cyklu, ve kterém se zúčastněné enzymatické katalyzátory neustále regenerují a znovu zasahují do metabolického cyklu. Ukázalo se, že je to obzvláště energeticky účinné pro metabolismus těla a zvláště účinné, pokud jde o využívání zdrojů, díky dokonalé recyklaci biokatalyzátorů (enzymy) zapojen.
Nemoci a nemoci
Dýchací řetězec zahrnuje kaskádu elektronových přenosů zahrnujících mnoho látek a především složité enzymatické procesy v jakémsi biokatalytickém procesu. Pokud je některý z těchto procesů narušen, může dojít k narušení samotného respiračního řetězce nebo v extrémních případech k úplnému vypnutí. V zásadě může dojít také k řadě genetických defektů v sadě chromozomů nebo k genetickým defektům výhradně v oddělená mitochondriální DNA. Pokud existuje mitochondriální genetická vada, může pocházet výhradně od matky, protože samostatná mitochondriální DNA u muže se nachází výhradně v ocasu spermie, který je však odmítnut a vylučován dříve, než spermie pronikne do vajíčka. Kromě geneticky podmíněných poruch v průběhu dýchacího řetězce jsou možné i získané poruchy způsobené například přírodními nebo umělými inhibitory dýchacího řetězce. Je známa řada látek, které inhibují dýchací řetězec v definovaném místě, takže je dýchací řetězec zcela přerušen nebo funguje pouze nedostatečně. Jiné látky působí jako takzvané odpojovače (protonofory), které způsobují, že oxidační kroky probíhají mnohem rychleji a vést na zvýšenou kyslík poptávka. I zde existují přírodní a umělé oddělovače. Nějaký antibiotika a fungicidy například působí jako inhibitory, z nichž některé napadají komplexy I, II nebo III. The antibiotikum oligomycin přímo inhibuje proces ATP syntázy, což vede ke snížené syntéze ATP se sníženým kyslík spotřeba. Hnědá tuková tkáň také působí jako přirozený odpojovač, který je schopen přeměňovat energii přímo na teplo bez objížďky přes ATP. Dysfunkce v dýchacím řetězci se obvykle projevuje sníženou výkonností, stejně jako častou nebo konstantní únava a únava.
