Chuỗi hô hấp là tên được đặt cho một chuỗi các bước chuyển điện tử (phản ứng oxy hóa khử) trong quá trình trao đổi chất của tế bào của hầu hết tất cả các cơ thể sống. Vào cuối của chuỗi hô hấp, xảy ra trong mitochondria, sức mạnh của tế bào, ATP (adenosine triphosphat) và nước (H2O) được tạo ra. ATP chứa năng lượng bảo tồn có thể được vận chuyển trong khoảng cách ngắn, đến từ chuỗi hô hấp và có sẵn cho các quá trình trao đổi chất thu nhiệt hoặc đòi hỏi năng lượng.
Chuỗi hô hấp là gì?
ATP và nước được tạo ra ở cuối chuỗi hô hấp, xảy ra ở mitochondria, sức mạnh của các tế bào. Là một phần của hô hấp tế bào, chuỗi hô hấp bao gồm một chuỗi tuần tự phản ứng oxy hóa khử, phản ứng cho điện tử và nhận điện tử được điều khiển bằng xúc tác enzyme. Toàn bộ quá trình tỏa nhiệt cao, tương ứng với quá trình đốt cháy khinh khí đến nước (phản ứng oxyhydrogen), nếu không sẽ phá hủy các tế bào bằng nhiệt hoặc thậm chí khiến chúng phát nổ. Chuỗi hô hấp diễn ra ở màng trong của mitochondria trong bốn phức chất oxi hóa khử kế tiếp nhau: Các êlectron chuyển sang giai đoạn tiếp theo giải phóng một phần năng lượng của chúng. Đồng thời, do các proton (H +) được giải phóng vào không gian giữa màng trong và màng ngoài (không gian giữa màng) của ti thể, một gradient proton hình thành. Các proton cố gắng di chuyển từ khu vực cao tập trung đến khu vực có nồng độ thấp - trong trường hợp này là màng trong. Điều này chỉ hoạt động cùng với enzyme ATP synthase, một protein đường hầm. Trong quá trình đi qua protein đường hầm, các proton giải phóng năng lượng, năng lượng này được chuyển đổi thành ATP trong quá trình phosphoryl hóa oxy hóa ADP (adenosine diphosphat) và vô cơ phốt phát. ATP đóng vai trò là chất mang năng lượng toàn năng cho hầu hết các quá trình trao đổi chất tiêu tốn năng lượng trong cơ thể. Khi năng lượng được sử dụng trong các quá trình trao đổi chất, nó được chuyển đổi trở lại ADP với sự phân chia tỏa nhiệt của một phốt phát nhóm.
Chức năng và nhiệm vụ
Chuỗi hô hấp có nhiệm vụ và chức năng, cùng với chu trình xitrat cũng xảy ra trong ti thể, là cung cấp cho cơ thể năng lượng có thể sử dụng được với số lượng vừa đủ. Cuối cùng, các quá trình phân huỷ các thành phần thực phẩm của các nhóm chất carbohydrates, chất béo và protein dẫn trong phần cuối cùng của quá trình thoái hóa đối với chuỗi hô hấp, trong đó năng lượng có trong các thành phần thức ăn được cung cấp cho cơ thể dưới dạng ATP có thể sử dụng được về mặt năng lượng. Lợi ích chính cho quá trình trao đổi chất của con người là năng lượng hóa học có trong các thành phần thực phẩm không chỉ được chuyển đổi thành nhiệt năng mà được lưu trữ dưới dạng ATP. ATP cho phép cơ thể sử dụng năng lượng dự trữ theo thời gian và không gian khi cần thiết. Hầu hết tất cả các quá trình trao đổi chất tiêu tốn năng lượng đều dựa vào ATP như một nhà cung cấp năng lượng. Chuỗi hô hấp bao gồm bốn cái gọi là phức hợp (I, II, III, IV) và thêm vào đó là bước cuối cùng của quá trình phosphoryl hóa ADP thành ATP, mà một số tác giả còn gọi là phức hợp V. Trong cả hai chuỗi chuyển điện tử I và II, phức hợp enzyme liên quan đến ubiquinone, NAD / NADH (nicotinamide adenine dinucleotide) và FAD (flavin adenine dinucleotide) đóng một vai trò quan trọng. Quá trình ở phức III và IV cũng xảy ra với sự tham gia của ubiquinol hoặc ubiquinone bị oxy hóa và cytochrome c oxidase, oxy hóa thành cytochrome c. Đồng thời, ôxy bị khử thành nước (H2O) với sự bổ sung của 2 ion H +. Chuỗi hô hấp có thể được coi là một loại chu trình mở, trong đó các chất xúc tác của enzym liên tục tái tạo và can thiệp một lần nữa vào chu trình trao đổi chất. Điều này hóa ra đặc biệt tiết kiệm năng lượng cho quá trình trao đổi chất của cơ thể và đặc biệt hiệu quả đối với việc sử dụng các nguồn tài nguyên, do việc tái chế hoàn hảo các chất xúc tác sinh học (enzyme) bị liên lụy.
Bệnh tật
Chuỗi hô hấp bao gồm một dòng chuyển điện tử liên quan đến nhiều chất và trên hết là các quá trình enzym phức tạp trong một loại quá trình xúc tác sinh học. Nếu bất kỳ một trong những quá trình này bị rối loạn, bản thân chuỗi hô hấp có thể bị gián đoạn hoặc trong trường hợp nghiêm trọng, hoàn toàn ngừng hoạt động. tách ADN ti thể. Nếu có khiếm khuyết di truyền ty thể, nó có thể bắt nguồn hoàn toàn từ mẹ, vì DNA ty thể riêng biệt của con đực chỉ nằm ở đuôi của tinh trùngTuy nhiên, chất này sẽ bị loại bỏ và đào thải ra ngoài trước khi tinh trùng thâm nhập vào trứng. Ngoài các rối loạn được xác định về mặt di truyền trong quá trình của chuỗi hô hấp, các rối loạn mắc phải cũng có thể xảy ra, ví dụ, do các chất ức chế tự nhiên hoặc nhân tạo của chuỗi hô hấp gây ra. Người ta đã biết một số chất ức chế chuỗi hô hấp tại một vị trí xác định, do đó chuỗi hô hấp bị gián đoạn hoàn toàn hoặc chỉ hoạt động kém hiệu quả. Các chất khác hoạt động như cái gọi là chất tách rời (protonophores), làm cho các bước oxy hóa diễn ra nhanh hơn nhiều và dẫn tăng lên ôxy nhu cầu. Ở đây cũng vậy, có các bộ tách tự nhiên và nhân tạo. Một số kháng sinh và thuốc diệt nấm, ví dụ, hoạt động như chất ức chế, một số trong số đó tấn công các phức hợp I, II hoặc III. Các kháng sinh oligomycin ức chế trực tiếp quá trình tổng hợp ATP, dẫn đến giảm tổng hợp ATP với giảm ôxy tiêu dùng. Mô mỡ nâu cũng hoạt động như một bộ phân tách tự nhiên, có thể chuyển đổi năng lượng trực tiếp thành nhiệt mà không cần qua đường vòng thông qua ATP. Rối loạn trong chuỗi hô hấp thường được biểu hiện bằng việc giảm hiệu suất, cũng như thường xuyên hoặc liên tục mệt mỏi và mệt mỏi.
