Dišni lanac naziv je za kaskadu koraka prijenosa elektrona (redoks reakcije) u metabolizmu stanica gotovo svih živih organizama. Na kraju dišnog lanca, koji se javlja u mitohondriji, pogonske stanice ćelija, ATP (adenozin trifosfat) i voda (H2O) se proizvode. ATP sadrži sačuvanu energiju koja se može transportirati na kratke udaljenosti, a dolazi iz respiratornog lanca i dostupna je za endotermne ili energetski potrebne metaboličke procese.
Što je dišni lanac?
ATP i voda nastaju na kraju dišnog lanca, što se događa u mitohondriji, moćnici stanica. Kao dio staničnog disanja, dišni lanac uključuje lanac sekvencijalnih redoks reakcije, reakcije doniranja i prihvaćanja elektrona koje katalitički kontroliraju enzimi. Ukupni visoko egzotermni proces, koji odgovara sagorijevanju vodik do voda (reakcija oksihidrogena), inače bi toplinski uništio stanice ili čak uzrokovao njihovu eksploziju. Dišni lanac odvija se u unutarnjoj membrani mitohondriji u četiri uzastopna redoks kompleksa: Elektroni prebačeni u sljedeću fazu oslobađaju svaki dio svoje energije. Istodobno, zbog protona (H +) koji se puštaju u prostor između unutarnje i vanjske membrane (intermembranski prostor) mitohondrija, gradi se protonski gradijent. Protoni pokušavaju migrirati s područja visoke koncentracija na područje niske koncentracije - u ovom slučaju unutarnju membranu. To djeluje samo u sprezi s enzimom ATP sintazom, tunelskim proteinom. Tijekom prolaska kroz tunelski protein, protoni oslobađaju energiju koja se pretvara u ATP tijekom oksidativne fosforilacije ADP (adenozin difosfat) i anorganske fosfat. ATP služi kao svemogući nosač energije za gotovo sve metaboličke procese koji troše energiju u tijelu. Kada se energija koristi u metaboličkim procesima, ona se pretvara natrag u ADP egzotermnim cijepanjem a fosfat skupina.
Funkcija i zadatak
Zadatak i funkcija respiratornog lanca, zajedno s citratnim ciklusom koji se također javlja u mitohondrijima, pruža tijelu korisnu energiju u dovoljnim količinama. U konačnici, procesi razgradnje sastojaka hrane skupina tvari ugljikohidrati, masti i proteini dovesti u posljednjem dijelu procesa razgradnje na dišni lanac, u kojem se energija sadržana u komponentama hrane stavlja na raspolaganje tijelu u obliku energetski korisnog ATP-a. Glavna korist za ljudski metabolizam je što se kemijska energija sadržana u sastojcima hrane ne pretvara isključivo i nekontrolirano u toplinsku energiju, već se pohranjuje u obliku ATP-a. ATP omogućuje tijelu da pohranjenu energiju koristi vremenski i prostorno raspoređeno po potrebi. Gotovo svi metabolički procesi koji troše energiju oslanjaju se na ATP kao dobavljača energije. Dihalni lanac sastoji se od četiri takozvana kompleksa (I, II, III, IV), a dodatno je kao posljednji korak fosforilacija ADP u ATP, koji neki autori nazivaju i kompleksom V. U oba lanca prijenosa elektrona I i II, enzimski kompleksi povezani s ubikinonom, NAD / NADH (nikotinamid adenin dinukleotid) i FAD (flavin adenin dinukleotid) igraju važnu ulogu. Procesi u kompleksima III i IV također se događaju uz sudjelovanje ubikinol-a ili oksidiranog ubikinona i citokrom-c-oksidaze, koji oksidira u citokrom c. U isto vrijeme, kisik se reducira u vodu (H2O) uz dodatak 2 H + iona. Dišni lanac možemo smatrati vrstom otvorenog ciklusa u kojem se uključeni enzimski katalizatori neprestano obnavljaju i interveniraju na novo u metaboličkom ciklusu. Pokazalo se da je to posebno energetski učinkovito za metabolizam u tijelu i posebno učinkovito s obzirom na iskorištavanje resursa, zbog savršene reciklaže biokatalizatora (enzimi) uključeni.
Bolesti i tegobe
Dišni lanac uključuje kaskadu prijenosa elektrona koji uključuje mnoge tvari i, prije svega, složene enzimske procese u svojevrsnom biokatalitičkom procesu. Ako se bilo koji od ovih procesa poremeti, sam dišni lanac može se poremetiti ili, u ekstremnim slučajevima, potpuno isključiti. U principu, mogu se pojaviti i brojni genetski nedostaci u kromosomskom setu ili kao i genetski nedostaci isključivo u odvojena mitohondrijska DNA. Ako postoji mitohondrijski genetski defekt, on može potjecati isključivo od majke, jer se zasebna mitohondrijska DNA mužjaka nalazi isključivo u repu sperma, koji se međutim odbacuje i izlučuje prije nego što spermatozoid prodre u jajnu stanicu. Osim genetski uvjetovanih poremećaja u toku dišnog lanca, moguće su i stečene smetnje uzrokovane, na primjer, prirodnim ili umjetnim inhibitorima dišnog lanca. Poznat je niz tvari koje inhibiraju dišni lanac na određenom mjestu, tako da je dišni lanac potpuno prekinut ili funkcionira samo neadekvatno. Ostale tvari djeluju kao takozvani odvajači (protonofori) koji uzrokuju da se koraci oksidacije odvijaju mnogo brže i dovesti na povećanu kisik zahtijevajte. I ovdje postoje prirodni i umjetni razdjelnici. Neki antibiotici a fungicidi, na primjer, djeluju kao inhibitori, od kojih neki napadaju komplekse I, II ili III. The antibiotik oligomicin izravno inhibira proces ATP sintaze, što rezultira smanjenom sintezom ATP sa smanjenom kisik potrošnja. Smeđe masno tkivo djeluje i kao prirodni odvajač koji je sposoban energiju izravno pretvoriti u toplinu bez zaobilaženja putem ATP-a. Disfunkcija u dišnom lancu obično se očituje smanjenim performansama, kao i čestim ili stalnim umor i umor.
