Kot Dihalna veriga imenujemo se kaskada korakov prenosa elektronov (redoks reakcije) v presnovi celic skoraj vseh živih bitij. Na koncu dihalne verige, ki poteka v mitohondrijah, nastajajo elektrarne celic, ATP (adenozin trifosfat) in voda (H2O). ATP vsebuje ohranjeno energijo, ki jo lahko prenašamo na kratkih razdaljah, ki prihaja iz dihalne verige in je na voljo za endotermične, tj. Presnovne procese, ki potrebujejo energijo.
Kaj je dihalna veriga?
Dihalna veriga kot del celičnega dihanja vsebuje verigo redoks reakcij, ki se odvijajo ena za drugo, to je reakcije, ki dajejo elektrone in sprejemajo elektrone, ki jih katalitično nadzirajo encimi. Celoten močno eksotermičen postopek, ki ustreza zgorevanju vodika v vodo (oksihidronska reakcija), bi sicer celice toplotno uničil ali celo povzročil, da bi eksplodirale.
Dihalna veriga poteka v notranji membrani mitohondrijev v štirih zaporednih redoks kompleksih: Elektroni, preneseni na naslednjo raven, oddajajo del svoje energije. Hkrati se gradi protonski gradient zaradi protonov (H +), ki se sprostijo v prostor med notranjo in zunanjo membrano (medmestni prostor) mitohondrijev. Protoni poskušajo migrirati iz območja visoke koncentracije v območje nizke koncentracije - v tem primeru notranje membrane.
To deluje le v povezavi z encimom ATP sintaza, tunelskim proteinom. Med prehodom skozi tunelski protein protoni sproščajo energijo, ki se med oksidacijsko fosforilacijo ADP (adenozin-difosfat) in anorganskim fosfatom pretvori v ATP. ATP služi kot vsemogočen nosilec energije za skoraj vse presnovne procese v telesu, ki porabijo energijo. Ko se energija porabi v presnovnih procesih, se razgradi na ADP z eksotermičnim cepljenjem fosfatne skupine.
Funkcija in naloga
Dihalna veriga ima nalogo in funkcijo, da v povezavi s ciklom citronske kisline, ki poteka tudi v mitohondrijih, telesu zagotavlja dovolj uporabne energije. Konec koncev procesi razgradnje sestavin hrane iz skupin snovi ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine pritečejo v dihalno verigo v zadnjem delu razgradnih procesov, pri čemer je energija, ki jo vsebujejo sestavine hrane, telesu na voljo v obliki energijsko uporabne ATP.
Glavna korist za človeški metabolizem je, da se kemična energija, ki jo vsebujejo sestavine hrane, ne izključno in nenadzorovano ne pretvori v toplotno energijo, ampak da je shranjena v obliki ATP. ATP telesu omogoča shranjevanje energije v različnih obdobjih in na različnih mestih, kot je potrebno. Skoraj vsi presnovni procesi, ki porabijo energijo, so odvisni od ATP kot dobavitelja energije.
Dihalna veriga obsega štiri tako imenovane komplekse (I, II, III, IV) in kot zadnji korak fosforilacija ADP v ATP, ki jo nekateri avtorji imenujejo tudi kot kompleks V. Encimski kompleksi v povezavi z ubikinonom, NAD / NADH (nikotinamid-adenin-dinukleotid) in FAD (flavin-adenin-dinukleotid) igrajo pomembno vlogo v obeh prenosnih verigah elektronov I in II. Procesi v kompleksih III in IV potekajo tudi s sodelovanjem ubikvinol ali oksidirane ubikinon in citokrom c oksidaze, ki oksidira do citokroma c. Hkrati se kisik zmanjša v vodo (H2O) z dodatkom 2 H + ionov.
Dihalno verigo je mogoče obravnavati kot nekakšen odprt cikel, v katerem se vpleteni encimski katalizatorji regenerirajo in znova posežejo v materialni cikel. Izkazalo se je, da je telesna presnova še posebej energetsko učinkovita in še posebej učinkovita v smislu porabe virov zaradi popolne recikliranja vpletenih biokatalizatorjev (encimov).
Bolezni in bolezni
Dihalna veriga vsebuje kaskado prenosov elektronov, v kateri je veliko snovi in predvsem zapletenih encimskih procesov vključenih v neke vrste biokatalizne procese. Če je eden od teh procesov moten, lahko sama dihalna veriga moti ali v skrajnih primerih pride do popolnega zastoja.
Načeloma se lahko v nizu kromosomov pojavijo številne genetske okvare ali pa tudi genetske okvare izključno v ločeni mitohondrijski DNK. Če pride do genske napake mitohondrijev, lahko pride le od matere, saj je moški ločen mitohondrijski DNK le v repu sperme, ki se zavrne in izloči, preden sperma prodre v jajčece.
Možne so tudi pridobljene motnje poleg gensko določenih motenj v poteku dihalne verige. B. ki ga povzročajo naravni ali umetni zaviralci dihalne verige. Znane so številne snovi, ki na določeni točki zavirajo dihalno verigo, tako da je dihalna veriga popolnoma prekinjena ali deluje neustrezno. Druge snovi delujejo kot tako imenovani ločilniki (protonofori), zaradi katerih koraki oksidacije tečejo bistveno hitreje in vodijo do povečanega povpraševanja po kisiku. Tudi tukaj so naravni in umetni ločilniki.
Kot zaviralci z. B. nekateri uporabljeni antibiotiki in fungicidi, npr. T. napad na komplekse I, II ali III. Antibiotik oligomicin neposredno zavira učinek na proces ATP sintaze, tako da pride do zmanjšane sinteze ATP z zmanjšano porabo kisika. Rjavo maščobno tkivo deluje tudi kot naravni ločevalec, ki lahko energijo pretvori neposredno v toploto, ne da bi šel skozi ATP. Funkcionalne motnje v dihalni verigi so običajno opazne z zmanjšano zmogljivostjo in s pogosto ali konstantno utrujenostjo in utrujenostjo.
