呼吸链:功能,作用与疾病

呼吸链是一系列电子转移步骤的名称(氧化还原反应) 在几乎所有生物体的细胞代谢中。 在呼吸链的末端,发生在 线粒体, 细胞的动力源, ATP (腺苷 三磷酸盐)和 (H2O) 产生。 ATP 包含可以短距离运输的守恒能量,它来自呼吸链,可用于吸热或需要能量的代谢过程。

什么是呼吸链?

ATP和 产生于呼吸链的末端,发生在 线粒体,细胞的发电厂。 作为细胞呼吸的一部分,呼吸链涉及一系列连续的 氧化还原反应, 由催化控制的给电子和受电子反应 . 整个高度放热过程,对应于 加氢 (氢氧反应),否则会热破坏细胞甚至导致它们爆炸。 呼吸链发生在人体的内膜 线粒体 在四个连续的氧化还原配合物中:转移到下一阶段的电子各自释放部分能量。 同时,由于质子 (H+) 被释放到线粒体的内膜和外膜之间的空间(膜间空间),从而建立了质子梯度。 质子试图从高区域迁移 浓度 到低浓度区域——在这种情况下是内膜。 这仅与酶 ATP 合酶(一种隧道蛋白)结合使用。 在通过隧道蛋白的过程中,质子释放能量,在 ADP 的氧化磷酸化过程中转化为 ATP。腺苷 二磷酸盐)和无机物 磷酸盐. ATP 是体内几乎所有耗能代谢过程的全能能量载体。 当能量用于代谢过程时,它会通过放热裂解转化回 ADP 磷酸盐 组。

功能与任务

呼吸链的任务和功能是与线粒体中的柠檬酸循环相结合,为身体提供足够数量的可用能量。 最终,物质组的食物成分的降解过程 碳水化合物,脂肪和 蛋白质 在呼吸链降解过程的最后一部分,其中食物成分中所含的能量以能量可用的 ATP 的形式提供给身体。 对人体新陈代谢的主要好处是,食物成分中所含的化学能不是完全不受控制地转化为热能,而是以ATP的形式储存。 ATP 允许身体根据需要以时间和空间交错的方式使用储存的能量。 几乎所有消耗能量的代谢过程都依赖 ATP 作为能量供应商。 呼吸链包括四个所谓的复合物(I、II、III、IV),另外作为最后一步是 ADP 磷酸化为 ATP,一些作者也将其称为复合物 V。 在电子转移链 I 和 II 中,与泛醌、NAD/NADH(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)和 FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)相关的酶复合物起着重要作用。 复合物 III 和 IV 的过程也发生在泛醇或氧化泛醌和细胞色素 c 氧化酶的参与下,细胞色素 c 氧化酶氧化为细胞色素 c。 同时, 氧气 通过添加 2 个 H+ 离子将其还原为水 (H2O)。 呼吸链可以看作是一种开放循环,其中所涉及的酶催化剂不断再生并重新介入代谢循环。 事实证明,由于生物催化剂的完美回收,这对身体的新陈代谢特别节能,在资源利用方面特别有效() 涉及。

疾病与疾病

呼吸链涉及一系列电子转移,涉及许多物质,尤其是一种生物催化过程中的复杂酶促过程。 如果这些过程中的任何一个受到干扰,呼吸链本身可能会被破坏,或者在极端情况下完全关闭。原则上,染色体组中也会出现许多遗传缺陷,或者仅在染色体组中出现遗传缺陷。分离线粒体 DNA。 如果存在线粒体遗传缺陷,它可能完全来自母体,因为雄性的单独线粒体 DNA 仅位于母体的尾部。 精子,然而,在精子穿透卵子之前被拒绝并排出体外。 除了呼吸链过程中由基因决定的紊乱之外,获得性紊乱也是可能的,例如由呼吸链的天然或人工抑制剂引起。 已知多种物质在特定位点抑制呼吸链,从而使呼吸链完全中断或功能不充分。 其他物质充当所谓的解偶联剂(质子载体),使氧化步骤进行得更快, 增加 氧气 要求。 这里也有自然和人工解耦器。 一些 抗生素 例如,杀菌剂作为抑制剂,其中一些会攻击复合物 I、II 或 III。 这 抗生素 寡霉素直接​​抑制 ATP 合酶过程,导致 ATP 合成减少,减少 氧气 消费。 棕色脂肪组织还充当天然解偶联剂,能够将能量直接转化为热量,而无需通过 ATP 绕道而行。 呼吸链功能障碍通常表现为表现下降,以及频繁或持续 疲劳 和疲劳。