Mint Légzési lánc szinte minden élőlény sejtjeinek metabolizmusában az elektronátviteli lépések (redox reakciók) kaszkádja. A mitokondriumokban zajló légzési lánc végén a sejtek erőművei, ATP (adenozin-trifoszfát) és víz (H2O) képződnek. Az ATP tartalmazza a rövid távolságra szállítható, megőrzött energiát, amely a légzőláncból származik, és rendelkezésre áll endotermikus, azaz energiaigényes anyagcsere folyamatokhoz.
Mi a légzési lánc?
A légzési lánc a sejtek légzésének részeként tartalmazza a redox reakciók láncát, amelyek egymás után zajlanak, azaz elektron-adományozó és elektron-elfogadó reakciók, amelyeket enzimek katalitikusan vezérlnek. Az erősen exoterm folyamat, amely megfelel a hidrogén-víz égetésének (oxigénhidrogén reakció), egyébként termikusan megsemmisíti a sejteket, vagy akár felrobbanhat.
A légzési lánc a mitokondriumok belső membránjában zajlik négy egymást követő redox komplexben: A következő szintre átvitt elektronok mindegyike energiájuk egy részét adja ki. Ugyanakkor protongradiens felhalmozódik, mivel a protonok (H +) felszabadulnak a mitokondriumok belső és külső membránja (intermembrán tér) közötti térbe. A protonok megkísérelnek vándorolni a magas koncentrációjú területről az alacsony koncentrációs területre - ebben az esetben a belső membránra.
Ez csak az ATP szintáz enzimmel, az alagútfehérjével együtt működik. Az alagútfehérjén keresztüli áthaladás során a protonok energiát bocsátanak ki, amely az ADP (adenozin-difoszfát) és a szervetlen foszfát oxidatív foszforilációja során ATP-vel alakul. Az ATP mindenható energiahordozóként szolgál a test szinte minden energiaigényes anyagcseréjéhez. Amikor az energiát anyagcsere folyamatokban használják fel, azt ismét ADP-re bontják, exoterm felbontással egy foszfátcsoportot felosztva.
Funkció és feladat
A légúti lánc feladata és funkciója a citromsav-ciklushoz kapcsolódóan, amely szintén zajlik a mitokondriumokban, hogy elegendő energiát biztosítson a test számára. Végül az anyagcsoportok szénhidrátok, zsírok és fehérjék élelmiszer-összetevőinek bomlási folyamatai folynak a légzési láncba a bontási folyamatok utolsó részében, amelyek során az élelmiszer-összetevőkben lévő energiát a test számára elérhetővé teszik energetikailag használható ATP formájában.
Az emberi anyagcsere fő előnye, hogy az élelmiszer-összetevőkben lévő kémiai energiát nem kizárólag és ellenőrizetlenül átalakítják hőenergiává, hanem ATP formájában tárolják. Az ATP lehetővé teszi a test számára, hogy a tárolt energiát szükség szerint, különböző időpontokban és különböző helyeken használja fel. Szinte az összes energiaigényes anyagcsere-folyamat az ATP-n alapul, mint energiaszolgáltató.
A légzőlánc négy úgynevezett komplexből áll (I, II, III, IV), és végső lépésként az ADP foszforilezése ATP-ként, amelyet egyes szerzők szintén V komplexnek neveznek. A két I és II elektronátviteli láncban az ubiquinonnal, NAD / NADH-val (nikotinamid-adenin-dinukleotid) és FAD-vel (flavin-adenin-dinukleotid) kapcsolatban álló enzimkomplexek fontos szerepet játszanak. A III. És IV. Komplexben levő folyamatokra szintén az ubiquinol vagy az oxidált ubiquinone és a citokróm c oxidáz részvételével kerül sor, amely c citokrómmá oxidálódik. Ugyanakkor az oxigént vízre (H2O) redukálják 2 H + -ionok hozzáadásával.
A légzőlánc egyfajta nyitott ciklusnak tekinthető, amelyben a részt vevő enzimatikus katalizátorok regenerálódnak és újra beavatkoznak az anyagciklusba. Ez különösen energiahatékonynak bizonyul a szervezet anyagcseréjére, és különösen hatékony az erőforrások felhasználása szempontjából, az érintett biokatalizátorok (enzimek) tökéletes újrahasznosítása révén.
Betegségek és betegségek
A légzőrendszer tartalmaz egy elektronátadást, amelyben sok anyag és mindenekelőtt komplex enzimatikus folyamatok vesznek részt egyfajta biokatalitikus folyamatban. Ha ezen folyamatok valamelyikét megzavarják, akkor a légzési lánc is megzavarható, vagy szélsőséges esetekben teljesen leállhat.
Elvileg számos genetikai hiba előfordulhat a kromoszómakészletben, vagy genetikai defektusok mellett, kizárólag a különálló mitokondriális DNS-ben is. Mitokondriális genetikai hiba esetén csak az anyától származhat, mivel az ember különálló mitokondriális DNS-e csak a sperma farkában található, amelyet azelőtt ürít és ürít, mielőtt a sperma behatolna a petesejtbe.
A megszerzett rendellenességek a genetikailag meghatározott rendellenességek mellett a légzési lánc során is előfordulhatnak. B. a légúti lánc természetes vagy mesterséges gátlói. Számos olyan anyag ismert, amelyek gátolják a légzési láncot egy meghatározott ponton, oly módon, hogy a légzőlánc teljesen megszakad, vagy csak nem megfelelően működik. Más anyagok úgynevezett szétválasztók (protonoforok )ként működnek, amelyek miatt az oxidációs lépések jelentősen gyorsabban futnak, és megnövekedett oxigénigényt eredményeznek. Itt vannak természetes és mesterséges leválasztók is.
Inhibitorként z. B. néhány antibiotikum és gombaölő szer, például T. támadás az I., II. Vagy III. Komplexek ellen. Az oligomicin antibiotikum közvetlen gátló hatást gyakorol az ATP szintáz folyamatára, így csökkentett ATP szintézis következik be alacsony oxigénfogyasztással. A barna zsírszövet természetes leválasztóként is funkcionál, amely képes az energiát közvetlenül hővé alakítani, anélkül, hogy átmenne az ATP-n. A légzési lánc funkcionális rendellenességei általában a csökkent teljesítmény, valamint a gyakori vagy állandó fáradtság és kimerültség miatt észlelhetők.
