Kvėpavimo grandinė vadinama elektronų perkėlimo pakopų kaskada (redoksinės reakcijos) beveik visų gyvų organizmų ląstelių apykaitoje. Kvėpavimo grandinės pabaigoje, kuris atsiranda mitochondrijos, kamerų jėgainės, ATP (adenozino trifosfatas) ir vanduo (H2O). ATP yra išsaugota energija, kurią galima pernešti mažais atstumais, kuri gaunama iš kvėpavimo grandinės ir yra prieinama endoterminiams arba energijos reikalaujantiems medžiagų apykaitos procesams.
Kas yra kvėpavimo grandinė?
ATP ir vanduo yra gaminami kvėpavimo grandinės gale, kuris atsiranda mitochondrijos, kamerų jėgainės. Kaip ląstelinio kvėpavimo dalis, kvėpavimo grandinė apima nuoseklią grandinę redoksinės reakcijos, elektronų donorystės ir priėmimo reakcijos, kurias kataliziškai valdo fermentai (enzimai). Bendras labai egzoterminis procesas, kuris atitinka vandenilis į vanduo (oksihidrogeno reakcija), kitaip termiškai sunaikintų ląsteles ar net sprogtų. Kvėpavimo grandinė vyksta vidinėje membranoje mitochondrijos keturiuose vienas po kito einančiuose redokso kompleksuose: elektronai, perkelti į kitą etapą, išlaisvina dalį savo energijos. Tuo pačiu metu dėl protonų (H +), išsiskiriančių į tarpą tarp mitochondrijų vidinės ir išorinės membranos (tarpmembraninės erdvės), kaupiasi protonų gradientas. Protonai bando migruoti iš aukštumos zonos koncentracija į mažos koncentracijos plotą - šiuo atveju vidinę membraną. Tai veikia tik kartu su fermento ATP sintaze, tunelio baltymu. Praeinant pro tunelio baltymą, protonai išskiria energiją, kuri ADP oksidacinio fosforilinimo metu virsta ATP (adenozino difosfatas) ir neorganiniai fosfatas. ATP tarnauja kaip visagalis energijos nešėjas beveik visiems energiją vartojantiems medžiagų apykaitos procesams organizme. Kai energija naudojama medžiagų apykaitos procesuose, ji vėl virsta ADP su egzoterminiu skilimu a fosfatas grupė.
Funkcija ir užduotis
Kvėpavimo grandinė kartu su citrato ciklu, kuris taip pat vyksta mitochondrijose, turi užduotį ir funkciją aprūpinti kūną tinkama energija. Galiausiai medžiagų grupių maisto komponentų skaidymo procesai angliavandenių, riebalai ir baltymai vadovauti paskutinėje degradacijos į kvėpavimo grandinę procesų dalyje, kurios metu maisto komponentuose esanti energija organizmui suteikiama energetiškai tinkamos ATP pavidalu. Pagrindinė nauda žmogaus medžiagų apykaitai yra ta, kad maisto komponentuose esanti cheminė energija nėra išimtinai ir nekontroliuojamai paverčiama šilumos energija, bet kaupiama ATP pavidalu. ATP suteikia galimybę kūnui panaudoti sukauptą energiją pagal laiką ir erdvę. Beveik visi energiją vartojantys medžiagų apykaitos procesai priklauso nuo ATP kaip energijos tiekėjo. Kvėpavimo grandinė apima keturis vadinamuosius kompleksus (I, II, III, IV) ir papildomai kaip paskutinį žingsnį ADP fosforilinimą į ATP, kurį kai kurie autoriai taip pat vadina kompleksu V. Abiejose I ir II elektronų perdavimo grandinėse svarbų vaidmenį atlieka fermentų kompleksai, susiję su ubiquinonu, NAD / NADH (nikotinamido adenino dinukleotidu) ir FAD (flavino adenino dinukleotidu). III ir IV kompleksų procesai taip pat vyksta dalyvaujant ubiquinol arba oksiduotam ubiquinone ir citochromo c oksidazei, kuri oksiduojasi į citochromą c. Tuo pačiu metu, deguonis redukuojamas iki vandens (H2O), pridedant 2 H + jonus. Kvėpavimo grandinę galima laikyti tam tikru atviru ciklu, kuriame dalyvaujantys fermentiniai katalizatoriai nuolat atsinaujina ir iš naujo įsikiša į medžiagų apykaitos ciklą. Tai pasirodo ypač efektyvu organizmo medžiagų apykaitai ir ypač efektyviai naudojant išteklius dėl tobulo biokatalizatorių perdirbimo (fermentai (enzimai)) dalyvauja.
Ligos ir negalavimai
Kvėpavimo grandinė apima elektronų pernašos kaskadą, apimančią daugelį medžiagų ir, svarbiausia, sudėtingus fermentinius procesus tam tikro tipo biokatalizės procese. Jei kuris nors iš šių procesų yra sutrikęs, pati kvėpavimo grandinė gali būti sutrikdyta arba, kraštutiniais atvejais, visiškai uždaryti. Iš esmės chromosomų rinkinyje taip pat gali atsirasti keletas genetinių defektų arba genetiniai defektai atskira mitochondrijų DNR. Jei yra mitochondrijų genetinis defektas, jis gali kilti tik iš motinos, nes atskira patino mitochondrijų DNR yra tik uodegos uodegoje. sperma, kuris vis dėlto atmetamas ir pašalinamas, kol spermatozoidai neprasiskverbia per kiaušinį. Be genetiškai nustatytų kvėpavimo grandinės eigos sutrikimų, galimi ir įgyti sutrikimai, kuriuos sukelia, pavyzdžiui, natūralūs ar dirbtiniai kvėpavimo grandinės inhibitoriai. Yra žinoma keletas medžiagų, kurios tam tikroje vietoje slopina kvėpavimo grandinę, todėl kvėpavimo grandinė visiškai nutrūksta arba veikia tik netinkamai. Kitos medžiagos veikia kaip vadinamieji atjungikliai (protonoforai), dėl kurių oksidacijos etapai vyksta daug greičiau ir vadovauti iki padidėjusio deguonis paklausa. Čia taip pat yra natūralių ir dirbtinių atjungiklių. Kai kurie antibiotikai ir fungicidai, pavyzdžiui, veikia kaip inhibitoriai, kai kurie iš jų puola I, II ar III kompleksus. The antibiotikas oligomicinas tiesiogiai slopina ATP sintazės procesą, dėl to sumažėja ATP sintezė su sumažinta deguonis vartojimas. Rudasis riebalinis audinys taip pat veikia kaip natūralus atjungiklis, kuris sugeba energiją tiesiogiai paversti šiluma be apvažiavimo per ATP. Kvėpavimo grandinės disfunkcija dažniausiai pasireiškia sumažėjusiu darbingumu, taip pat dažnu ar pastoviu nuovargis ir nuovargis.
