Kas yra kvėpavimo grandinė?

Apibrėžimas

Kvėpavimo grandinė yra energijos gamybos procesas mūsų kūno ląstelėse. Jis yra susijęs su citrato ciklu ir yra paskutinis cukraus, riebalų ir baltymai. Kvėpavimo grandinė yra vidinėje membranoje mitochondrijos.

Kvėpavimo grandinėje per tą laiką susidarę redukcijos ekvivalentai (NADH + H + ir FADH2) vėl oksiduojasi (išskiriami elektronai), leidžiant nustatyti protonų gradientą. Tai galiausiai naudojama formuojant universalų energijos nešiklį ATP (adenozino trifosfatą). Deguonis taip pat reikalingas, kad kvėpavimo grandinė galėtų visiškai paleisti.

Kvėpavimo grandinės seka

Kvėpavimo grandinė yra integruota į vidinę mitochondrijų membraną ir iš viso susideda iš penkių fermentų kompleksų. Vyksta citrato ciklas, kuriame susidaro redukcijos ekvivalentai NADH + H + ir FADH2. Šie redukcijos ekvivalentai tuo tarpu kaupia energiją ir vėl oksiduojasi kvėpavimo grandinėje.

Šis procesas vyksta ties pirmaisiais dviem kvėpavimo grandinės fermentų kompleksais. 1 kompleksas: NADH + H + pasiekia pirmąjį kompleksą (NADH-ubiquinone oxidoreductase) ir išskiria du elektronus. Tuo pačiu metu 4 protonai pumpuojami iš matricos erdvės į tarpmembraninę erdvę.

2 kompleksas: FADH2 išskiria du savo elektronus prie antrojo fermentų komplekso (sukcinato-ubiquinono oksidoreduktazės), tačiau į tarpmembraninę erdvę nepatenka protonų. 3 kompleksas: Išlaisvinti elektronai perkeliami į trečiąjį fermentų kompleksą (ubiquinone citochromo c oksidoreduktazę), kur dar 2 protonai pumpuojami iš matricos erdvės į tarpmembraninę erdvę. 4 kompleksas: Galiausiai elektronai pasiekia ketvirtąjį kompleksą (citochromo-c-oksidoreduktazę).

Čia elektronai perkeliami į deguonį (O2), todėl su dviem papildomais protonais susidaro vanduo (H2O). Tokiu būdu 2 protonai vėl patenka į tarpmembraninę erdvę. 5 kompleksas: Dabar iš matricos erdvės į tarpmembraninę erdvę pumpuoti aštuoni protonai.

Pagrindinė elektronų transportavimo grandinės sąlyga yra didėjantis fermentų komplekso elektronegatyvumas. Tai reiškia, kad fermentų kompleksų gebėjimas pritraukti neigiamus elektronus tampa vis stipresnis. Be pirmojo galutinio produkto, vandens, kvėpavimo grandinė tarpmembraninėje erdvėje nustatė protonų gradientą.

Šioje erdvėje kaupiama energija, naudojama ATP (adenozino trifosfatui) kaupti. Tai penkto ir paskutinio fermentų komplekso (ATP sintazės) užduotis. Penktasis kompleksas kaip tunelis apima mitochondrijų membraną.

Per šį tunelį, veikiami koncentracijos skirtumo, protonai grįžta atgal į matricos erdvę. Tokiu būdu ADP (adenozino difosfatas) ir neorganinis fosfatas paverčiami ATP, kuris yra prieinamas visam organizmui. Protonų siurblys yra penktasis ir paskutinis kvėpavimo grandinės fermentų kompleksas.

Per jį protonai iš tarpmembraninės erdvės teka atgal į matricos erdvę. Tai leidžia tik anksčiau nustatytas koncentracijos skirtumas tarp dviejų reakcijos erdvių. Protonų gradiente sukaupta energija naudojama sintezuojant ATP (adenozino trifosfatą) iš fosfato ir ADP. ATP yra universalus mūsų kūno energijos nešėjas ir būtinas daugybei reakcijų. Kadangi jis generuojamas protonų siurblyje, jis taip pat žinomas kaip ATP sintazė.