Åndedrettskjede

Som Åndedrettskjede en kaskade av elektronoverføringstrinn (redoksreaksjoner) i metabolismen av cellene til nesten alle levende ting kalles. På slutten av åndedrettskjeden, som finner sted i mitokondriene, produseres kraftverkene i cellene, ATP (adenosintrifosfat) og vann (H2O). ATP inneholder den konserverte energien som kan transporteres over korte avstander, som kommer fra respirasjonskjeden og er tilgjengelig for endotermiske, dvs. energikrevende, metabolske prosesser.

Hva er respirasjonskjeden?

Åndedrettskjeden som en del av celleånding inneholder en kjede med redoksreaksjoner som finner sted etter hverandre, dvs. elektron-donerende og elektronaksepterende reaksjoner, som er katalytisk kontrollert av enzymer. Den generelle sterkt eksoterme prosessen, som tilsvarer forbrenning av hydrogen til vann (oksyhydrogenreaksjon), ville ellers ødelegge cellene termisk eller til og med få dem til å eksplodere.

Åndedrettskjeden finner sted i den indre membranen i mitokondriene i fire påfølgende redokskomplekser: Elektronene som overføres til neste nivå avgir hver sin del av energien. Samtidig bygges en protongradient opp på grunn av protonene (H +) som frigjøres i rommet mellom den indre og ytre membranen (intermembranrommet) i mitokondriene. Protonene prøver å vandre fra området med høy konsentrasjon til området med lav konsentrasjon - i dette tilfellet den indre membranen.

Dette fungerer bare i forbindelse med enzymet ATP synthase, et tunnelprotein. Under passasjen gjennom tunnelproteinet avgir protonene energi, som omdannes til ATP i løpet av oksidativ fosforylering av ADP (adenosindifosfat) og uorganisk fosfat. ATP fungerer som en allmektig energibærer for nesten alle energikrevende metabolske prosesser i kroppen. Når energien blir brukt i metabolske prosesser, blir den igjen brutt ned til ADP med eksoterm splitting av en fosfatgruppe.

Funksjon & oppgave

Åndedrettskjeden har som oppgave og funksjon i forbindelse med sitronsyresyklusen, som også foregår i mitokondriene, å gi kroppen tilstrekkelig brukbar energi. Til syvende og sist strømmer nedbrytningsprosesser av matkomponenter i stoffgruppene karbohydrater, fett og proteiner inn i luftveiene i den siste delen av nedbrytningsprosessene, der energien i matvarekomponentene blir gjort tilgjengelig for kroppen i form av energisk brukbar ATP.

Den viktigste fordelen for menneskets metabolisme er at den kjemiske energien i matvarekomponentene ikke blir konvertert eksklusivt og ukontrollert til varmeenergi, men at den lagres i form av ATP. ATP lar kroppen bruke den lagrede energien til forskjellige tidspunkter og på forskjellige steder etter behov. Nesten alle energikrevende metabolske prosesser er avhengige av ATP som energileverandør.

Åndedrettskjeden omfatter fire såkalte komplekser (I, II, III, IV) og som et siste trinn fosforylering av ADP til ATP, som noen forfattere også omtaler som kompleks V. Enzymkomplekser i forbindelse med ubikinon, NAD / NADH (nikotinamid-adenin-dinukleotid) og FAD (flavin-adenin-dinucleotide) spiller en viktig rolle i de to elektronoverføringskjedene I og II. Prosessene i kompleksene III og IV foregår også med deltakelse av ubiquinol eller oksidert ubikinon og cytokrom c oksidase, som oksiderer til cytokrom c. Samtidig reduseres oksygen til vann (H2O) med tilsetning av 2 H + -ioner.

Åndedrettskjeden kan sees på som en slags åpen syklus der de involverte enzymatiske katalysatorene regenererer seg og griper inn igjen i materialets syklus. Dette viser seg å være spesielt energieffektivt for kroppens stoffskifte og spesielt effektivt med tanke på ressursbruk, på grunn av perfekt resirkulering av de involverte biokatalysatorene (enzymer).

Sykdommer og plager

Åndedrettskjeden inneholder en kaskade av elektronoverføring der mange stoffer og fremfor alt komplekse enzymatiske prosesser er involvert i en slags biokatalytisk prosess. Hvis en av disse prosessene blir forstyrret, kan luftveikjeden i seg selv forstyrres eller i ekstreme tilfeller komme til å stoppe fullstendig.

I prinsippet kan en rekke genetiske defekter også forekomme i kromosomsettet eller, så vel som genetiske defekter, utelukkende i det separate mitokondrielle DNA. Hvis det er en mitokondriell genetisk defekt, kan den bare komme fra moren, fordi mannens separate mitokondrielle DNA bare er i halen av sædcellene, som avvises og skilles ut før sædcellene trenger gjennom egget.

Ervervede lidelser er også mulige i tillegg til genetisk bestemte lidelser i løpet av luftveiene. B. forårsaket av naturlige eller kunstige hemmere i luftveiene. Det er kjent en rekke stoffer som hemmer respirasjonskjeden på et definert punkt, slik at respirasjonskjeden blir fullstendig avbrutt eller bare fungerer utilstrekkelig. Andre stoffer fungerer som såkalte avkoblere (protonophores), som gjør at oksydasjonstrinnene løper betydelig raskere og fører til økt etterspørsel etter oksygen. Også her er det naturlige og kunstige avkoblere.

Som hemmere z. B. noen antibiotika og soppdrepende midler som f.eks. T. angrep på komplekser I, II eller III. Det antibiotiske oligomycinet har en direkte hemmende effekt på prosessen med ATP-syntase, slik at en redusert ATP-syntese med redusert oksygenforbruk oppstår. Det brune fettvevet fungerer også som en naturlig avkobler, som er i stand til å konvertere energien direkte til varme uten å gå gjennom ATP. Funksjonsforstyrrelser i respirasjonskjeden merkes vanligvis gjennom redusert ytelse og gjennom hyppig eller konstant tretthet og tretthet.