Åndedrettskjeden er navnet på en kaskade av elektronoverføringstrinn (redoksreaksjoner) i metabolismen av cellene til nesten alle levende organismer. På slutten av luftveiskjeden, som oppstår i mitokondrier, kraftverkene til celler, ATP (adenosin trifosfat) og Vann (H2O) blir produsert. ATP inneholder den konserverte energien som kan transporteres over korte avstander, som kommer fra luftveiskjeden og er tilgjengelig for endotermiske eller energikrevende metabolske prosesser.
Hva er luftveiene?
ATP og Vann produseres på slutten av luftveiskjeden, som forekommer i mitokondrier, kraftverkene til celler. Som en del av cellulær respirasjon involverer luftveiskjeden en kjede av sekvensiell redoksreaksjoner, elektrondonerende og elektronaksepterende reaksjoner som er katalytisk kontrollert av enzymer. Den samlede svært eksoterme prosessen, som tilsvarer forbrenningen av hydrogen til Vann (oksyhydrogenreaksjon), ville ellers ødelagt cellene termisk eller til og med få dem til å eksplodere. Åndedrettskjeden foregår i den indre membranen av mitokondrier i fire påfølgende redoks-komplekser: Elektronene overført til neste trinn frigjør hver del av energien. På samme tid, på grunn av protonene (H +) som frigjøres i rommet mellom den indre og ytre membranen (mellomromsområdet) i mitokondriene, bygger det seg en protongradient. Protonene prøver å migrere fra området høye konsentrasjon til området med lav konsentrasjon - i dette tilfellet den indre membranen. Dette fungerer bare i forbindelse med enzymet ATP-syntase, et tunnelprotein. Under passasje gjennom tunnelproteinet frigjør protonene energi, som blir omdannet til ATP i løpet av oksidativ fosforylering av ADP (adenosin difosfat) og uorganisk fosfat. ATP fungerer som en allmektig energibærer for nesten alle energikrevende metabolske prosesser i kroppen. Når energi brukes i metabolske prosesser, konverteres den tilbake til ADP med eksoterm spaltning av a fosfat gruppen.
Funksjon og oppgave
Åndedrettskjeden har til oppgave og funksjon, sammen med sitratsyklusen som også forekommer i mitokondriene, å gi kroppen brukbar energi i tilstrekkelige mengder. Til slutt nedbrytingsprosesser av matkomponenter i stoffgruppene karbohydrater, fett og proteiner føre i den siste delen av nedbrytingsprosessene til luftveiskjeden, der energien i matvarekomponentene blir gjort tilgjengelig for kroppen i form av energisk brukbar ATP. Den viktigste fordelen for den menneskelige metabolismen er at den kjemiske energien i matvarekomponentene ikke utelukkende og ukontrollert omdannes til varmeenergi, men lagres i form av ATP. ATP lar kroppen bruke den lagrede energien på en tidsmessig og romlig forskjøvet måte etter behov. Nesten alle energikrevende metabolske prosesser er avhengige av ATP som energileverandør. Åndedrettskjeden består av fire såkalte komplekser (I, II, III, IV) og i tillegg som det siste trinnet fosforylering av ADP til ATP, som også kalles kompleks V av noen forfattere. I begge elektronoverføringskjedene I og II spiller enzymkomplekser relatert til ubiquinon, NAD / NADH (nikotinamidadenindinukleotid) og FAD (flavinadenindinukleotid) en viktig rolle. Prosessene ved kompleksene III og IV forekommer også med deltagelse av ubiquinol eller oksidert ubiquinon og cytokrom c oksidase, som oksyderer til cytokrom c. Samtidig, oksygen reduseres til vann (H2O) med tilsetning av 2 H + -ioner. Åndedrettskjeden kan betraktes som en slags åpen syklus der de involverte enzymatiske katalysatorene kontinuerlig regenererer og griper inn på nytt i den metabolske syklusen. Dette viser seg å være spesielt energieffektivt for kroppens stoffskifte og spesielt effektiv med hensyn til ressursbruk, på grunn av den perfekte resirkuleringen av biokatalysatorene (enzymer) involvert.
Sykdommer og plager
Åndedrettskjeden innebærer en kaskade av elektronoverføringer som involverer mange stoffer og fremfor alt komplekse enzymatiske prosesser i en slags biokatalytisk prosess. Hvis noen av disse prosessene blir forstyrret, kan respirasjonskjeden i seg selv bli forstyrret eller i ekstreme tilfeller fullstendig slått av. I prinsippet kan en rekke genetiske defekter også forekomme i kromosomsettet eller så vel som genetiske defekter utelukkende i separat mitokondrie-DNA. Hvis det er en mitokondrie genetisk defekt, kan den stamme utelukkende fra moren, fordi det separate mitokondrie-DNA til hannen ligger utelukkende i halen til sperm, som imidlertid avvises og skilles ut før sædcellen trenger inn i egget. Utover genetisk bestemte forstyrrelser i løpet av luftveiskjeden, er ervervede forstyrrelser også mulig, forårsaket for eksempel av naturlige eller kunstige hemmere av luftveiskjeden. Det er kjent en rekke stoffer som hemmer luftveiskjeden på et definert sted, slik at luftveiskjeden blir fullstendig avbrutt eller bare fungerer utilstrekkelig. Andre stoffer fungerer som såkalte frakoblinger (protonophores), som får oksidasjonstrinnene til å gå mye raskere og føre til en økt oksygen kreve. Også her er det naturlige og kunstige avkoblinger. Noen antibiotika og soppdrepende midler fungerer for eksempel som inhibitorer, hvorav noen angriper kompleksene I, II eller III. De antibiotika oligomycin hemmer direkte ATP-syntaseprosessen, noe som resulterer i redusert ATP-syntese med redusert oksygen forbruk. Brunt fettvev fungerer også som en naturlig frakobler, som er i stand til å konvertere energi direkte til varme uten omvei via ATP. Dysfunksjon i luftveiskjeden manifesteres vanligvis av nedsatt ytelse, så vel som hyppig eller konstant tretthet og tretthet.
