Som Andningskedja en kaskad av elektronöverföringssteg (redoxreaktioner) i cellernas metabolism av nästan alla levande saker kallas. I slutet av andningskedjan, som äger rum i mitokondrierna, produceras cellernas kraftverk, ATP (adenosintrifosfat) och vatten (H2O). ATP innehåller den konserverade energin som kan transporteras över korta avstånd, som kommer från andningskedjan och är tillgänglig för endoterma, dvs. energikrävande, metaboliska processer.
Vad är andningskedjan?
Andningskedjan som en del av cellandningen innehåller en kedja av redoxreaktioner som äger rum en efter den andra, d.v.s. elektrondonering och elektronaccepterande reaktioner som katalytiskt styrs av enzymer. Den övergripande starkt exotermiska processen, som motsvarar förbränningen av väte till vatten (oxyhydrogenreaktion), skulle annars termiskt förstöra cellerna eller till och med få dem att explodera.
Andningskedjan äger rum i mitokondriens inre membran i fyra på varandra följande redoxkomplex: elektronerna som överförs till nästa nivå avger var och en del av sin energi. Samtidigt byggs en protongradient upp på grund av protonerna (H +) som släpps ut i utrymmet mellan det inre och yttre membranet (mellanmembranutrymmet) i mitokondrierna. Protonerna försöker migrera från området med hög koncentration till området med låg koncentration - i detta fall det inre membranet.
Detta fungerar endast i samband med enzymet ATP-syntas, ett tunnelprotein. Under passagen genom tunnelproteinet frigör protonerna energi, som omvandlas till ATP under oxidativ fosforylering av ADP (adenosindifosfat) och oorganiskt fosfat. ATP fungerar som en allmänt energibärare för nästan alla energikrävande metaboliska processer i kroppen. När energin används i metaboliska processer bryts den upp igen i ADP med exoterm splittning av en fosfatgrupp.
Funktion & uppgift
Andningskedjan har uppgiften och funktionen i samband med citronsyrecykeln, som också äger rum i mitokondrierna, att förse kroppen med tillräcklig användbar energi. I slutändan flyter nedbrytningsprocesser av livsmedelskomponenter i ämnegrupperna kolhydrater, fetter och proteiner in i andningskedjan i den sista delen av nedbrytningsprocesserna, där energin i livsmedelskomponenterna görs tillgänglig för kroppen i form av energiskt användbar ATP.
Huvudfördelen för den mänskliga metabolismen är att den kemiska energin i livsmedelskomponenterna inte omvandlas exklusivt och okontrollerat till värmeenergi, utan att den lagras i form av ATP. ATP tillåter kroppen att använda den lagrade energin vid olika tidpunkter och på olika platser efter behov. Nästan alla energikrävande metaboliska processer förlitar sig på ATP som energileverantör.
Andningskedjan omfattar fyra så kallade komplex (I, II, III, IV) och, som ett sista steg, fosforylering av ADP till ATP, som vissa författare också benämner komplex V. Enzymkomplex i samband med ubikinon, NAD / NADH (nikotinamid-adenin-dinukleotid) och FAD (flavin-adenin-dinukleotid) spelar en viktig roll i de två elektronöverföringskedjorna I och II. Processerna i komplexen III och IV äger också rum med deltagande av ubiquinol eller det oxiderade ubikinon- och cytokromc-oxidaset, som oxiderar till cytokrom c. Samtidigt reduceras syre till vatten (H2O) med tillsats av 2 H + -joner.
Andningskedjan kan ses som en slags öppen cykel där de involverade enzymatiska katalysatorerna regenererar sig själva och åter ingriper i materialcykeln. Detta visar sig vara särskilt energieffektivt för kroppens ämnesomsättning och särskilt effektivt när det gäller resursanvändning på grund av den perfekta återvinningen av de involverade biokatalysatorerna (enzymerna).
Sjukdomar och sjukdomar
Andningskedjan innehåller en kaskad av elektronöverföringar där många ämnen och framför allt komplexa enzymatiska processer är involverade i en slags biokatalytisk process. Om en av dessa processer är störd, kan andningskedjan själv störas eller i extrema fall stanna helt.
I princip kan ett antal genetiska defekter också uppstå i kromosomuppsättningen eller såväl som genetiska defekter uteslutande i det separata mitokondriella DNA. Om det finns en mitokondriell genetisk defekt, kan den bara komma från modern, eftersom människans separata mitokondriella DNA endast finns i spermans svans, som avvisas och utsöndras innan spermierna penetrerar ägget.
Förvärvade störningar är också möjliga utöver genetiskt bestämda störningar under andningskedjan. B. orsakad av naturliga eller artificiella hämmare i andningskedjan. Ett antal ämnen är kända som hämmar andningskedjan vid en definierad punkt så att andningskedjan avbryts helt eller bara fungerar otillräckligt. Andra ämnen fungerar som så kallade frikopplare (protonoforer), vilket gör att oxidationsstegen går betydligt snabbare och leder till ett ökat behov av syre. Även här finns det naturliga och konstgjorda avkopplare.
Som hämmare z. B. vissa antibiotika och fungicider som används t.ex. T. attack på komplex I, II eller III. Det antibiotiska oligomycinet har en direkt hämmande effekt på processen med ATP-syntas, så att en reducerad ATP-syntes med reducerad syreförbrukning inträffar. Den bruna fettvävnaden fungerar också som en naturlig avkopplare, som kan omvandla energin direkt till värme utan att gå igenom ATP. Funktionella störningar i andningskedjan märks vanligtvis genom nedsatt prestanda och genom ofta eller konstant trötthet och trötthet.
