Hingamisahel on nimi, mis antakse elektronide ülekandeastmete kaskaadile (redoksreaktsioonid) peaaegu kõigi elusorganismide rakkude ainevahetuses. Hingamisahela lõpus, mis esineb mitokondrid, rakkude jõujaamad, ATP (adenosiin trifosfaat) ja vesi (H2O). ATP sisaldab konserveeritud energiat, mida saab transportida lühikestel vahemaadel ja mis pärineb hingamisahelast ja on saadaval endotermilisteks või energiat nõudvateks ainevahetusprotsessideks.
Mis on hingamisteede ahel?
ATP ja vesi toodetakse hingamisahela lõpus, mis toimub aastal mitokondrid, rakkude jõujaamad. Rakuhingamise osana hõlmab hingamisahel järjestikuse ahelat redoksreaktsioonid, elektrone annetavad ja elektrone aktsepteerivad reaktsioonid, mida katalüütiliselt kontrollib ensüümide. Üldine väga eksotermiline protsess, mis vastab vesinik et vesi (oksühüdrogeenreaktsioon), muidu hävitaks rakud termiliselt või põhjustaks nende isegi plahvatuse. Hingamisteede ahel leiab aset mitokondrid neljas järjestikuses redoksikompleksis: järgmisse etappi kantud elektronid vabastavad kumbki osa oma energiast. Samal ajal tekib mitokondrite sise- ja välismembraani (membraanidevaheline ruum) vahelisse ruumi eralduvate prootonite (H +) tõttu prootonigradient. Prootonid üritavad rännata kõrguse piirkonnast kontsentratsioon madala kontsentratsiooniga alale - antud juhul sisemine membraan. See töötab ainult koos ensüümi ATP süntaasiga, tunnelvalguga. Tunnelvalgu läbimisel eraldavad prootonid energiat, mis muundub ADP oksüdatiivse fosforüülimise käigus ATP-ks (adenosiin difosfaat) ja anorgaanilised fosfaat. ATP toimib kõikvõimaliku energiakandjana peaaegu kõigi energiat tarbivate ainevahetusprotsesside jaoks kehas. Kui energiat kasutatakse ainevahetusprotsessides, muundatakse see tagasi ADP-ks, eksotermilise lõhustades a fosfaat grupp.
Funktsioon ja ülesanne
Hingamisahelal on koos mitokondrites esineva tsitraaditsükliga ülesanne ja funktsioon varustada keha piisava koguse kasutatava energiaga. Lõppkokkuvõttes ainerühmade toidukomponentide lagunemisprotsessid süsivesikuid, rasvad ja valgud viima hingamisahela lagunemisprotsesside viimases osas, kus toidukomponentides sisalduv energia tehakse kehale kättesaadavaks energiliselt kasutatava ATP kujul. Peamine kasu inimese ainevahetusele on see, et toidukomponentides sisalduvat keemilist energiat ei muundata eranditult ja kontrollimatult soojusenergiaks, vaid see salvestub ATP kujul. ATP võimaldab kehal kasutada salvestatud energiat vastavalt vajadusele ajaliselt ja ruumiliselt järk-järgult. Peaaegu kõik energiat tarbivad ainevahetusprotsessid tuginevad ATP-le kui energia tarnijale. Hingamisahel koosneb neljast nn kompleksist (I, II, III, IV) ja lisaks viimase etapina ADP fosforüülimine ATP-ks, mida mõned autorid nimetavad ka kompleksiks V. Mõlemas elektronide ülekandeahelas I ja II mängivad olulist rolli ubikinooniga, NAD / NADH-ga (nikotiinamiidadeniini dinukleotiid) ja FAD-iga (flaviinadeniini dinukleotiid) seotud ensüümikompleksid. III ja IV kompleksi protsessid toimuvad ka ubikinooli või oksüdeeritud ubikinooni ja tsütokroom c oksüdaasi osalusel, mis oksüdeeruvad tsütokroomiks c. Samal ajal, hapnik redutseeritakse veeks (H2O) 2 H + iooni lisamisega. Hingamisahelat võib pidada omamoodi avatud tsükliks, milles osalevad ensümaatilised katalüsaatorid taastuvad ja sekkuvad pidevalt metaboolsesse tsüklisse. See osutub biokatalüsaatorite täiusliku ringlussevõtu tõttu eriti energiasäästlikuks ainevahetuse jaoks ja eriti tõhusaks ressursside kasutamisel (ensüümide) kaasatud.
Haigused ja vaevused
Hingamisahel hõlmab elektronide ülekande kaskaadi, mis hõlmab paljusid aineid ja ennekõike keerulisi ensümaatilisi protsesse omamoodi biokatalüütilises protsessis. Kui mõni neist protsessidest on häiritud, võib hingamisahel ise olla häiritud või äärmuslikel juhtudel täielikult sulgeda. Põhimõtteliselt võib kromosoomikomplektis esineda ka mitmeid geneetilisi defekte või ainult geneetilisi defekte. eraldada mitokondriaalne DNA. Mitokondriaalse geneetilise defekti esinemise korral võib see pärineda ainult emalt, sest isase eraldi mitokondriaalne DNA asub eranditult sperma, mis aga lükatakse tagasi ja eritatakse enne, kui sperma tungib munarakku. Lisaks hingamisahela geneetiliselt määratud häiretele on võimalikud ka omandatud häired, mis on põhjustatud näiteks hingamisahela looduslikest või kunstlikest inhibiitoritest. On teada mitmeid aineid, mis pärsivad hingamisahelat määratletud kohas, nii et hingamisahel on täielikult katkenud või toimib ainult ebapiisavalt. Teised ained toimivad nn eraldajatena (protonofoorid), mis põhjustavad oksüdatsioonietappide kulgemist palju kiiremini ja viima suurenenud hapnik nõudlus. Ka siin on looduslikke ja kunstlikke lahutajaid. Mõned antibiootikumid ja fungitsiidid toimivad näiteks inhibiitoritena, millest mõned ründavad I, II või III kompleksi. The antibiootikum oligomütsiin pärsib otseselt ATP süntaasi protsessi, mille tulemuseks on vähendatud ATP süntees vähenenud hapnik tarbimine. Pruun rasvkude toimib ka loodusliku lahutajana, mis on võimeline ATP kaudu energiat ümbersõiduks muundama otse soojuseks. Düsfunktsioon hingamisahelas avaldub tavaliselt jõudluse vähenemises, samuti sagedases või pidevas töös väsimus ja väsimus.