Rantai pernapasan

Sebagai Rantai pernapasan serangkaian langkah transfer elektron (reaksi redoks) dalam metabolisme sel hampir semua makhluk hidup disebut. Di ujung rantai pernapasan, yang berlangsung di mitokondria, pembangkit listrik sel, ATP (adenosine triphosphate) dan air (H2O) diproduksi. ATP berisi energi kekal yang dapat diangkut dalam jarak pendek, yang berasal dari rantai pernapasan dan tersedia untuk endotermik, yaitu proses metabolisme yang membutuhkan energi.

Apa rantai pernafasan?

Rantai pernafasan sebagai bagian dari respirasi sel meliputi rantai reaksi redoks yang berlangsung satu demi satu, yaitu reaksi donor elektron dan penerimaan elektron yang dikendalikan secara katalitik oleh enzim. Proses eksotermik kuat secara keseluruhan, yang berhubungan dengan pembakaran hidrogen menjadi air (reaksi oksihidrogen), sebaliknya akan menghancurkan sel secara termal atau bahkan menyebabkannya meledak.

Rantai pernapasan terjadi di membran dalam mitokondria dalam empat kompleks redoks berturut-turut: elektron yang ditransfer ke tingkat berikutnya masing-masing mengeluarkan sebagian energinya. Pada saat yang sama, gradien proton terbentuk karena proton (H +) dilepaskan ke ruang antara membran dalam dan luar (ruang antar membran) mitokondria. Proton mencoba bermigrasi dari area konsentrasi tinggi ke area konsentrasi rendah - dalam hal ini membran dalam.

Ini hanya bekerja bersama dengan enzim ATP sintase, protein terowongan. Selama perjalanan melalui protein terowongan, proton melepaskan energi, yang diubah menjadi ATP selama fosforilasi oksidatif ADP (adenosin difosfat) dan fosfat anorganik. ATP berfungsi sebagai pembawa energi mahakuasa untuk hampir semua proses metabolisme yang memakan energi di dalam tubuh. Ketika energi digunakan dalam proses metabolisme, ia dipecah lagi menjadi ADP dengan pemisahan eksotermik dari gugus fosfat.

Fungsi & tugas

Rantai pernafasan mempunyai tugas dan fungsi, sehubungan dengan siklus asam sitrat, yang juga berlangsung di mitokondria, untuk memberi tubuh energi yang cukup dan dapat digunakan. Pada akhirnya, proses pemecahan komponen makanan dari kelompok zat karbohidrat, lemak, dan protein mengalir ke rantai pernapasan pada bagian terakhir dari proses pemecahan, di mana energi yang terkandung dalam komponen makanan tersedia untuk tubuh dalam bentuk ATP yang dapat digunakan secara energik.

Manfaat utama bagi metabolisme manusia adalah energi kimia yang terkandung dalam komponen makanan tidak diubah secara eksklusif dan tidak terkendali menjadi energi panas, tetapi disimpan dalam bentuk ATP. ATP memungkinkan tubuh untuk menggunakan energi yang tersimpan pada waktu dan tempat yang berbeda sesuai kebutuhan. Hampir semua proses metabolisme yang memakan energi mengandalkan ATP sebagai pemasok energi.

Rantai pernafasan terdiri dari empat kompleks yang disebut (I, II, III, IV) dan, sebagai langkah terakhir, fosforilasi ADP menjadi ATP, yang oleh beberapa penulis juga disebut sebagai kompleks V. Kompleks enzim yang berhubungan dengan ubiquinone, NAD / NADH (nicotinamide-adenine-dinucleotide) dan FAD (flavin-adenine-dinucleotide) memainkan peran penting dalam dua rantai transfer elektron I dan II. Proses dalam kompleks III dan IV juga berlangsung dengan partisipasi ubikuinol atau ubikuinon teroksidasi dan sitokrom c oksidase, yang teroksidasi menjadi sitokrom c. Pada saat yang sama, oksigen direduksi menjadi air (H2O) dengan penambahan ion 2 H +.

Rantai pernafasan dapat dilihat sebagai semacam siklus terbuka di mana katalis enzimatik terlibat meregenerasi diri mereka sendiri dan campur tangan lagi dalam siklus material. Ini ternyata sangat hemat energi untuk metabolisme tubuh dan sangat efisien dalam hal penggunaan sumber daya, karena daur ulang sempurna dari biokatalis (enzim) yang terlibat.

Penyakit & penyakit

Rantai pernapasan berisi aliran transfer elektron di mana banyak zat dan, di atas semua itu, proses enzimatik yang kompleks terlibat dalam semacam proses biokatalitik. Jika salah satu dari proses ini terganggu, rantai pernapasan itu sendiri dapat terganggu atau, dalam kasus yang ekstrim, menjadi macet total.

Pada prinsipnya, sejumlah cacat genetik juga dapat terjadi pada kumpulan kromosom atau, juga cacat genetik, secara eksklusif pada DNA mitokondria yang terpisah. Jika ada cacat genetik mitokondria, ini hanya bisa berasal dari ibu, karena DNA mitokondria laki-laki yang terpisah hanya ada di ekor sperma, yang ditolak dan dikeluarkan sebelum sperma menembus sel telur.

Gangguan yang didapat juga mungkin terjadi selain gangguan yang ditentukan secara genetik dalam perjalanan rantai pernapasan. B. disebabkan oleh inhibitor alami atau buatan dari rantai pernapasan. Diketahui sejumlah zat yang menghambat rantai pernafasan pada titik tertentu sehingga rantai pernafasan benar-benar terputus atau hanya berfungsi secara tidak memadai. Zat lain bertindak sebagai decoupler (protonofor), yang membuat langkah oksidasi berjalan lebih cepat secara signifikan dan menyebabkan peningkatan kebutuhan oksigen. Di sini juga ada decoupler alami dan buatan.

Sebagai penghambat z. B.beberapa antibiotik dan fungisida digunakan misalnya T. serangan di kompleks I, II atau III. Oligomisin antibiotik memiliki efek penghambatan langsung pada proses sintase ATP, sehingga terjadi sintesis ATP yang berkurang dengan konsumsi oksigen yang berkurang. Jaringan adiposa coklat juga bertindak sebagai decoupler alami, yang mampu mengubah energi secara langsung menjadi panas tanpa melalui ATP. Gangguan fungsional pada rantai pernafasan biasanya terlihat melalui penurunan kinerja dan melalui kelelahan dan kelelahan yang sering atau terus menerus.