מהי שרשרת הנשימה?

הַגדָרָה

שרשרת הנשימה היא תהליך של ייצור אנרגיה בתאי גופנו. זה מחובר למחזור ציטראט והוא השלב האחרון בפירוק סוכר, שומנים ו חלבונים. שרשרת הנשימה ממוקמת בקרום הפנימי של המיטוכונדריה.

בשרשרת הנשימה מתחלשים שוב מקבלי הפחתה (NADH + H + ו- FADH2) שנוצרו בינתיים (האלקטרונים מוסרים) ומאפשרים לקבוע שיפוע פרוטון. זה משמש סוף סוף ליצירת נושא האנרגיה האוניברסלי ATP (אדנוזין טריפוספט). יש צורך בחמצן גם כדי לאפשר לשרשרת הנשימה לפעול לחלוטין.

רצף שרשרת הנשימה

שרשרת הנשימה משולבת בקרום המיטוכונדריה הפנימי ומורכבת מחמישה קומפלקסים אנזימים בסך הכל. הוא עוקב אחר מחזור הציטראטים בו נוצרים מקבלי ההפחתה NADH + H + ו- FADH2. שווי ערך הפחתה אלה אוגרים אנרגיה בינתיים ומחומצנים שוב בשרשרת הנשימה.

תהליך זה מתרחש בשני מתחמי האנזים הראשונים של שרשרת הנשימה. מתחם 1: NADH + H + מגיע למתחם הראשון (NADH-ubiquinone oxidoreductase) ומוציא שני אלקטרונים. במקביל נשאבים 4 פרוטונים מחלל המטריצה ​​לחלל הבין-ממברני.

קומפלקס 2: FADH2 נותן את שני האלקטרונים שלו במתחם האנזים השני (succinate-ubiquinone oxidoreductase), אך אין פרוטונים הנכנסים לחלל הבין-ממברנה. מתחם 3: האלקטרונים המשוחררים מועברים למכלול האנזים השלישי (אוביקווינון ציטוכרום c אוקסידורדוקטאז), שם נשאבים עוד 2 פרוטונים מחלל המטריצה ​​לחלל הבין-ממברני. מתחם 4: לבסוף, האלקטרונים מגיעים למתחם הרביעי (ציטוכרום- c- אוקסידורדוקטאז).

כאן האלקטרונים מועברים לחמצן (O2), כך שעם שני פרוטונים נוספים נוצרים מים (H2O). בכך נכנסים שוב 2 פרוטונים למרחב הבין-ממברני. מתחם 5: בסך הכל נשאבו כעת שמונה פרוטונים מחלל המטריצה ​​לחלל הבין-ממברני.

התנאי הבסיסי לשרשרת הובלת האלקטרונים הוא הגידול האלקטרוני-שלילי של קומפלקס האנזים. משמעות הדבר היא שהיכולת של מתחמי האנזים למשוך אלקטרונים שליליים מתחזקת ומתחזקת. בנוסף למוצר הסופי הראשון, מים, נקבע שיפוע פרוטון במרחב הבין-ממברני על ידי שרשרת הנשימה.

בחלל זה נשמרת אנרגיה המשמשת לבניית ATP (אדנוזין טריפוספט). זו המשימה של קומפלקס האנזים החמישי והאחרון (ATP synthase). המתחם החמישי משתרע על קרום המיטוכונדריה כמו מנהרה.

דרך מנהרה זו, המונעת על ידי הבדל הריכוז, הפרוטונים זורמים חזרה לחלל המטריצה. בדרך זו, ADP (אדנוזין דיפוספט) ופוספט אנאורגני מומרים ל- ATP, הזמין לכל האורגניזם. משאבת הפרוטון היא קומפלקס האנזים החמישי והאחרון בשרשרת הנשימה.

דרכו זורמים הפרוטונים מהמרחב הבין-קרב בחזרה לחלל המטריצה. זה מתאפשר רק על ידי ההבדל שנקבע בעבר בריכוז בין שני מרחבי התגובה. האנרגיה המאוחסנת בשיפוע הפרוטון משמשת לסינתזת ATP (אדנוזין טריפוספט) מפוספט ו- ADP. ATP הוא נושא האנרגיה האוניברסלי של גופנו וחיוני למספר רב של תגובות. מכיוון שהוא נוצר במשאבת הפרוטון, זה ידוע גם בשם ATP synthase.