La cadena respiratòria és el nom que rep una cascada de passos de transferència d'electrons (reaccions redox) en el metabolisme de les cèl·lules de gairebé tots els organismes vius. Al final de la cadena respiratòria, que es produeix al mitocòndries, les centrals de les cèl·lules, ATP (adenosina trifosfat) i aigua (H2O) es produeixen. L’ATP conté l’energia conservada que es pot transportar a distàncies curtes, que prové de la cadena respiratòria i està disponible per a processos metabòlics endotèrmics o energètics.
Què és la cadena respiratòria?
ATP i aigua es produeixen al final de la cadena respiratòria, que es produeix a mitocòndries, les centrals de les cèl·lules. Com a part de la respiració cel·lular, la cadena respiratòria implica una cadena de seqüencial reaccions redox, reaccions que donen electrons i que accepten electrons que són controlades catalíticament per enzims. El procés globalment altament exotèrmic, que correspon a la combustió de hidrogen a aigua (reacció oxihidrogen), d’una altra manera destruiria tèrmicament les cèl·lules o fins i tot provocaria que explotessin. La cadena respiratòria té lloc a la membrana interna del mitocòndries en quatre complexos redox successius: els electrons transferits a la següent etapa alliberen part de la seva energia. Al mateix temps, a causa dels protons (H +) alliberats a l’espai entre la membrana interna i externa (espai intermembrana) dels mitocondris, s’acumula un gradient de protons. Els protons intenten migrar des de la zona alta concentració a la zona de baixa concentració - en aquest cas la membrana interna. Això només funciona conjuntament amb l'enzim ATP sintasa, una proteïna túnel. Durant el pas a través de la proteïna del túnel, els protons alliberen energia, que es converteix en ATP en el transcurs de la fosforilació oxidativa de l’ADP (adenosina difosfat) i inorgànic fosfat. L'ATP serveix com a transportador d'energia omnipotent per a gairebé tots els processos metabòlics que consumeixen energia al cos. Quan l’energia s’utilitza en processos metabòlics, es torna a convertir en ADP amb una escissió exotèrmica de a fosfat grup.
Funció i tasca
La cadena respiratòria té la tasca i la funció, juntament amb el cicle del citrat que també es produeix als mitocondris, de proporcionar al cos energia útil en quantitats suficients. En definitiva, processos de degradació dels components dels aliments dels grups de substàncies hidrats de carboni, greixos i proteïnes lead en l’última part dels processos de degradació de la cadena respiratòria, en què l’energia continguda en els components dels aliments es posa a disposició del cos en forma d’ATP energèticament aprofitable. El principal benefici per al metabolisme humà és que l’energia química continguda en els components dels aliments no es converteix exclusivament i sense control en energia calorífica, sinó que s’emmagatzema en forma d’ATP. L’ATP permet al cos utilitzar l’energia emmagatzemada de manera temporal i espacial, segons sigui necessari. Gairebé tots els processos metabòlics que consumeixen energia depenen de l’ATP com a proveïdor d’energia. La cadena respiratòria comprèn quatre anomenats complexos (I, II, III, IV) i, a més, com a darrer pas la fosforilació de l’ADP a ATP, que alguns autors també anomenen complex V. A les dues cadenes de transferència d’electrons I i II, els complexos enzimàtics relacionats amb la ubiquinona, NAD / NADH (nicotinamida adenina dinucleòtid) i FAD (flavina adenina dinucleòtid) tenen un paper important. Els processos dels complexos III i IV també es produeixen amb la participació de l’ubiquinol o la ubiquinona oxidada i la citocrom c oxidasa, que s’oxida a citocrom c. Al mateix temps, oxigen es redueix a aigua (H2O) amb l’addició de 2 ions H +. La cadena respiratòria es pot considerar com una mena de cicle obert en què els catalitzadors enzimàtics implicats es regeneren constantment i intervenen de nou en el cicle metabòlic. Això resulta especialment eficient energèticament per al metabolisme de l’organisme i és particularment eficient pel que fa a l’ús de recursos, a causa del perfecte reciclatge dels biocatalitzadors (enzims) implicats.
Malalties i malalties
La cadena respiratòria implica una cascada de transferències d’electrons que impliquen moltes substàncies i, sobretot, processos enzimàtics complexos en una mena de procés biocatalític. Si es pertorba algun d’aquests processos, la pròpia cadena respiratòria es pot interrompre o, en casos extrems, tancar-se completament. ADN mitocondrial separat. Si hi ha un defecte genètic mitocondrial, pot originar-se exclusivament de la mare, perquè l’ADN mitocondrial separat del mascle es troba exclusivament a la cua del esperma, que, però, és rebutjat i excretat abans que l’esperma penetri a l’òvul. Més enllà de les alteracions genèticament determinades en el curs de la cadena respiratòria, també són possibles les alteracions adquirides, causades, per exemple, per inhibidors naturals o artificials de la cadena respiratòria. Es coneixen diverses substàncies que inhibeixen la cadena respiratòria en un lloc definit, de manera que la cadena respiratòria s’interromp completament o només funciona de manera inadequada. Altres substàncies actuen com els anomenats desacobladors (protonòfors), que fan que els passos d’oxidació avancin molt més ràpidament i lead a un augment oxigen demanda. També aquí hi ha desacobladors naturals i artificials. Alguns antibiòtics i els fungicides, per exemple, actuen com a inhibidors, alguns dels quals ataquen els complexos I, II o III. El antibiòtic l'oligomicina inhibeix directament el procés d'ATP sintasa, donant lloc a una síntesi d'ATP reduïda amb una reducció oxigen consum. El teixit adipós marró també actua com un desacoblador natural, que és capaç de convertir l'energia directament en calor sense desviar-se mitjançant ATP. La disfunció a la cadena respiratòria es manifesta generalment per un rendiment disminuït, així com freqüent o constant fatiga i fatiga.
