Luftvejskæde

Som Luftvejskæde en kaskade af elektronoverførselstrin (redoxreaktioner) i metabolismen af ​​cellerne i næsten alle levende ting kaldes. I slutningen af ​​luftvejskæden, der finder sted i mitokondrierne, produceres cellernes kraftværker, ATP (adenosintrifosfat) og vand (H2O). ATP indeholder den konserverede energi, der kan transporteres over korte afstande, som kommer fra respiratorisk kæde og er tilgængelig til endotermisk, dvs. energikrævende, metaboliske processer.

Hvad er luftvejskæden?

Den respiratoriske kæde som en del af den cellulære respiration indeholder en kæde af redoxreaktioner, der finder sted den ene efter den anden, dvs. elektron-donerende og elektronacceptive reaktioner, der er katalytisk kontrolleret af enzymer. Den overordnede stærkt eksoterme proces, der svarer til forbrænding af brint til vand (oxyhydrogenreaktion), ville ellers ødelægge cellerne termisk eller endda få dem til at eksplodere.

Luftvejskæden finder sted i mitokondriens indre membran i fire på hinanden følgende redox-komplekser: Elektronerne, der overføres til det næste niveau, afgiver hver en del af deres energi. På samme tid opbygges en protongradient på grund af protonerne (H +), der frigøres i rummet mellem den indre og ydre membran (intermembranrummet) i mitokondrierne. Protonerne forsøger at migrere fra området med høj koncentration til området med lav koncentration - i dette tilfælde den indre membran.

Dette fungerer kun i forbindelse med enzymet ATP synthase, et tunnelprotein. Under passagen gennem tunnelproteinet frigiver protoner energi, der omdannes til ATP i løbet af oxidativ fosforylering af ADP (adenosindiphosphat) og uorganisk fosfat. ATP tjener som en almægtig energibærer for næsten alle energiforbrugende metaboliske processer i kroppen. Når energien bruges i metaboliske processer, opdeles den igen i ADP med eksoterm opdeling af en fosfatgruppe.

Funktion & opgave

Luftvejskæden har til opgave og funktion i forbindelse med citronsyrecyklussen, der også finder sted i mitokondrierne, at give kroppen tilstrækkelig brugbar energi. I sidste ende strømmer nedbrydningsprocesser for fødevarekomponenter i stofgrupperne kulhydrater, fedt og proteiner ind i luftvejskæden i den sidste del af nedbrydningsprocesserne, hvor energien i fødevarekomponenterne stilles til rådighed for kroppen i form af energisk anvendelig ATP.

Den største fordel for den menneskelige metabolisme er, at den kemiske energi, der er indeholdt i fødevarekomponenterne, ikke udelukkende og ukontrolleret omdannes til varmeenergi, men at den opbevares i form af ATP. ATP tillader kroppen at bruge den lagrede energi på forskellige tidspunkter og forskellige steder efter behov. Næsten alle energiforbrugende metaboliske processer er afhængige af ATP som energileverandør.

Den respiratoriske kæde omfatter fire såkaldte komplekser (I, II, III, IV) og som et sidste trin phosphorylering af ADP til ATP, som nogle forfattere også omtaler som kompleks V. Enzymkomplekser i forbindelse med ubiquinon, NAD / NADH (nicotinamid-adenin-dinucleotid) og FAD (flavin-adenin-dinucleotid) spiller en vigtig rolle i de to elektrontransferkæder I og II. Processerne i komplekserne III og IV finder også sted med deltagelse af ubiquinol eller den oxiderede ubiquinon og cytochrome c oxidase, der oxiderer til cytochrome c. På samme tid reduceres ilt til vand (H2O) med tilsætning af 2 H + -ioner.

Den respiratoriske kæde kan ses som en slags åben cyklus, hvor de involverede enzymatiske katalysatorer regenererer sig selv og intervenerer igen i materialecyklussen. Dette viser sig at være særlig energieffektivt for kroppens stofskifte og især effektiv med hensyn til brugen af ​​ressourcer på grund af den perfekte genanvendelse af de involverede biokatalysatorer (enzymer).

Sygdomme og lidelser

Luftvejskæden indeholder en kaskade af elektronoverførsler, hvor mange stoffer og især komplekse enzymatiske processer er involveret i en slags biokatalytisk proces. Hvis en af ​​disse processer forstyrres, kan åndedræts-kæden i sig selv forstyrres eller i ekstreme tilfælde komme til en fuldstændig stilstand.

I princippet kan et antal genetiske defekter også forekomme i kromosomsættet eller såvel som genetiske defekter udelukkende i det separate mitokondrielle DNA. Hvis der er en mitokondriel genetisk defekt, kan den kun komme fra moderen, fordi mands separate mitokondrielle DNA kun er i spermens hale, som afvises og udskilles, før sædcellen trænger ind i ægget.

Erhvervede lidelser er også mulige ud over genetisk bestemte forstyrrelser i løbet af luftvejskæden. B. forårsaget af naturlige eller kunstige hæmmere i luftvejskæden. Der kendes et antal stoffer, der hæmmer luftvejskæden på et defineret punkt, så åndedrætskæden er fuldstændigt afbrudt eller kun fungerer utilstrækkeligt. Andre stoffer fungerer som såkaldte afkoblere (protonophores), der får oxidationstrinnene til at løbe markant hurtigere og føre til et øget behov for ilt. Også her er der naturlige og kunstige afkoblere.

Som hæmmere z. B. nogle antibiotika og fungicider anvendt f.eks. T. angreb på komplekser I, II eller III. Det antibiotiske oligomycin har en direkte hæmmende virkning på processen med ATP-syntase, så der opstår en reduceret ATP-syntese med reduceret iltforbrug. Det brune fedtvæv fungerer også som en naturlig afkobler, der er i stand til at omdanne energien direkte til varme uden at gå gennem ATP. Funktionelle forstyrrelser i luftvejskæden ses normalt ved nedsat ydeevne og gennem hyppig eller konstant træthed og træthed.