Definīcija
Elpošanas ķēde ir enerģijas ražošanas process mūsu ķermeņa šūnās. Tas ir saistīts ar citrātu ciklu un ir pēdējais posms cukura, tauku un proteīni. Elpošanas ķēde atrodas iekšējā membrānā mitohondriji.
Elpošanas ķēdē starplaikā izveidojušies reducēšanas ekvivalenti (NADH + H + un FADH2) atkal tiek oksidēti (izdalās elektroni), ļaujot noteikt protonu gradientu. Visbeidzot to izmanto, lai izveidotu universālo enerģijas nesēju ATP (adenozīna trifosfātu). Skābeklis ir nepieciešams arī pilnīgai elpošanas ķēdes darbībai.
Elpošanas ķēdes secība
Elpošanas ķēde ir integrēta iekšējā mitohondriju membrānā un kopumā sastāv no pieciem enzīmu kompleksiem. Tas seko citrāta ciklam, kurā veidojas reducēšanas ekvivalenti NADH + H + un FADH2. Šie reducēšanas ekvivalenti pa to laiku uzkrāj enerģiju un atkal oksidējas elpošanas ķēdē.
Šis process notiek pie pirmajiem diviem elpošanas ķēdes enzīmu kompleksiem. 1. komplekss: NADH + H + sasniedz pirmo kompleksu (NADH-ubiquinone oxidoreductase) un izdala divus elektronus. Tajā pašā laikā 4 protoni tiek sūknēti no matricas telpas starpmembrānu telpā.
2. komplekss: FADH2 izdala divus elektronus pie otrā enzīmu kompleksa (sukcināta-ubiquinone oxidoreductase), bet starpmembrānas telpā neienāk protoni. 3. komplekss: atbrīvotie elektroni tiek pārnesti uz trešo enzīmu kompleksu (ubiquinone citohroma c oksidoreduktāzi), kur vēl 2 protoni tiek sūknēti no matricas telpas starpmembrānas telpā. 4. komplekss: Visbeidzot, elektroni sasniedz ceturto kompleksu (citohroma-c-oksidoreduktāzes).
Šeit elektroni tiek pārnesti uz skābekli (O2), tā ka ar diviem papildu protoniem veidojas ūdens (H2O). Tādējādi 2 protoni atkal nonāk starpmembrānu telpā. 5. komplekss: Kopumā no matricas telpas starpmembrānas telpā ir iesūknēti astoņi protoni.
Elektronu transporta ķēdes pamatnosacījums ir fermentu kompleksa pieaugošā elektronegativitāte. Tas nozīmē, ka fermentu kompleksu spēja piesaistīt negatīvos elektronus kļūst arvien spēcīgāka. Papildus pirmajam galaproduktam, ūdenim, starpmembrānas telpā ar elpošanas ķēdi tika izveidots protonu gradients.
Šajā telpā tiek uzkrāta enerģija, kas tiek izmantota ATP (adenozīna trifosfāta) veidošanai. Tas ir piektā un pēdējā fermentu kompleksa (ATP sintāzes) uzdevums. Piektais komplekss aptver mitohondriju membrānu kā tuneli.
Caur šo tuneli, koncentrācijas starpības vadīti, protoni atkal ieplūst matricas telpā. Tādā veidā ADP (adenozīna difosfāts) un neorganiskais fosfāts tiek pārveidots par ATP, kas ir pieejams visam organismam. Protonu sūknis ir piektais un pēdējais elpošanas ķēdes enzīmu komplekss.
Caur to protoni plūst no starpmembrānas telpas atpakaļ matricas telpā. To nodrošina tikai iepriekš noteiktā koncentrācijas atšķirība starp abām reakcijas telpām. Protonu gradientā uzkrāto enerģiju izmanto ATP (adenozīna trifosfāta) sintezēšanai no fosfāta un ADP. ATP ir universāls mūsu ķermeņa enerģijas nesējs, un tas ir būtisks daudzām reakcijām. Tā kā tas tiek ģenerēts pie protonu sūkņa, to sauc arī par ATP sintāzi.
