Định nghĩa
Chuỗi hô hấp là một quá trình sản xuất năng lượng trong các tế bào cơ thể của chúng ta. Nó được kết nối với chu trình citrate và là bước cuối cùng trong quá trình phân hủy đường, chất béo và protein. Chuỗi hô hấp nằm ở màng trong của mitochondria.
Trong chuỗi hô hấp, các đương lượng khử (NADH + H + và FADH2) đã được hình thành trong thời gian chờ đợi bị oxy hóa trở lại (các điện tử được trao ra), cho phép thiết lập một gradient proton. Điều này cuối cùng được sử dụng để tạo thành chất mang năng lượng phổ quát ATP (adenosine triphosphate). Oxy cũng cần thiết để chuỗi hô hấp hoạt động hoàn toàn.
Trình tự của chuỗi hô hấp
Chuỗi hô hấp được tích hợp vào màng trong ty thể và bao gồm tổng cộng năm phức hợp enzym. Nó tuân theo chu trình xitrat trong đó các đương lượng khử NADH + H + và FADH2 được hình thành. Các chất tương đương khử này dự trữ năng lượng trong thời gian chờ đợi và bị oxy hóa trở lại trong chuỗi hô hấp.
Quá trình này diễn ra ở hai phức hợp enzym đầu tiên của chuỗi hô hấp. Phức hợp 1: NADH + H + đạt đến phức hợp thứ nhất (NADH-ubiquinone oxidoreductase) và cho ra hai điện tử. Đồng thời 4 proton được bơm từ không gian ma trận vào không gian nội màng.
Phức hợp 2: FADH2 cho ra hai điện tử của nó tại phức hợp enzyme thứ hai (succinate-ubiquinone oxidoreductase), nhưng không có proton nào đi vào không gian giữa màng. Phức hợp 3: Các điện tử được giải phóng được chuyển đến phức hợp enzyme thứ ba (ubiquinone cytochrome c oxidoreductase), nơi 2 proton khác được bơm từ không gian chất nền vào không gian nội màng. Phức hợp 4: Cuối cùng, các điện tử đến phức hợp thứ tư (cytochrome-c-oxidoreductase).
Tại đây, các điện tử được chuyển sang oxy (O2), do đó nước (H2O) được tạo thành với hai proton bổ sung. Qua đó 2 proton lại đi vào không gian nội màng. Phức hợp 5: Tổng cộng tám proton hiện đã được bơm từ không gian ma trận vào không gian liên màng.
Điều kiện tiên quyết cơ bản cho chuỗi vận chuyển điện tử là độ âm điện của phức hợp enzym ngày càng tăng. Điều này có nghĩa là khả năng hút điện tử âm của phức hợp enzym ngày càng mạnh. Ngoài sản phẩm cuối cùng đầu tiên là nước, một gradient proton đã được tạo ra trong không gian nội màng bởi chuỗi hô hấp.
Trong không gian này năng lượng được lưu trữ, được sử dụng để tạo ATP (adenosine triphosphate). Đây là nhiệm vụ của phức hợp enzyme thứ năm và cuối cùng (ATP synthase). Phức hợp thứ năm kéo dài qua màng ty thể giống như một đường hầm.
Thông qua đường hầm này, do sự chênh lệch về nồng độ, các proton chảy ngược trở lại không gian ma trận. Bằng cách này, ADP (adenosine diphosphate) và phosphate vô cơ được chuyển đổi thành ATP, có sẵn cho toàn bộ sinh vật. Bơm proton là phức hợp enzym thứ năm và cuối cùng của chuỗi hô hấp.
Thông qua đó, các proton chảy từ không gian màng trở lại không gian ma trận. Điều này chỉ có thể thực hiện được nhờ sự chênh lệch nồng độ đã được thiết lập trước đó giữa hai không gian phản ứng. Năng lượng dự trữ trong gradient proton được sử dụng để tổng hợp ATP (adenosine triphosphate) từ phosphate và ADP. ATP là chất mang năng lượng phổ quát của cơ thể chúng ta và cần thiết cho một số lượng lớn các phản ứng. Vì nó được tạo ra ở bơm proton, nên nó còn được gọi là ATP synthase.
