Määratlus
Hingamisahel on energia tootmise protsess meie keharakkudes. See on ühendatud tsitraaditsükliga ja on viimane etapp suhkru, rasvade ja valgud. Hingamisahel paikneb mitokondrid.
Hingamisahelas oksüdeeritakse vahepeal tekkinud redutseerimise ekvivalendid (NADH + H + ja FADH2) uuesti (elektronid eralduvad), mis võimaldab määrata prootonigradiendi. Seda kasutatakse lõpuks universaalse energiakandja ATP (adenosiintrifosfaadi) moodustamiseks. Hapnikku on vaja ka hingamisahela täieliku töötamise võimaldamiseks.
Hingamisahela järjestus
Hingamisahel on integreeritud sisemisse mitokondriaalmembraani ja koosneb kokku viiest ensüümi kompleksist. See järgib tsitraaditsüklit, milles moodustuvad reduktsiooniekvivalendid NADH + H + ja FADH2. Need redutseerimise ekvivalendid salvestavad vahepeal energiat ja oksüdeeruvad uuesti hingamisahelas.
See protsess toimub hingamisahela kahe esimese ensüümi kompleksi juures. Kompleks 1: NADH + H + jõuab esimesse kompleksi (NADH-ubikinoonoksüdoreduktaas) ja eraldab kaks elektroni. Samal ajal pumbatakse 4 prootonit maatriksruumist intermembraansesse ruumi.
Kompleks 2: FADH2 eraldab oma kaks elektroni teises ensüümi kompleksis (suktsinaat-ubikinoonoksüdoreduktaas), kuid membraanidevahelisse ruumi ei sisene ühtegi prootonit. Kompleks 3: Vabanenud elektronid viiakse kolmandasse ensüümi kompleksi (ubikinooni tsütokroom c oksüdoreduktaas), kus maatriksruumist pumbatakse veel 2 prootonit intermembraansesse ruumi. 4. kompleks: lõpuks jõuavad elektronid neljandasse kompleksi (tsütokroom-c-oksüdoreduktaas).
Siin kantakse elektronid hapnikku (O2), nii et kahe täiendava prootoniga moodustub vesi (H2O). Seeläbi sisenevad kaks prootonit uuesti membraanidevahelisse ruumi. Kompleks 2: Maatriksiruumist on membraanidevahelisse ruumi kokku pumbatud kaheksa prootonit.
Elektroonitranspordi ahela peamine eeldus on ensüümkompleksi suurenev elektronegatiivsus. See tähendab, et ensüümkomplekside võime meelitada negatiivseid elektrone muutub järjest tugevamaks. Lisaks esimesele lõpptoodangule, veele, määrati membraanidevahelisse ruumi hingamisahela abil prootoni gradiend.
Selles ruumis salvestub energia, mida kasutatakse ATP (adenosiinitrifosfaadi) moodustamiseks. See on viienda ja viimase ensüümi kompleksi (ATP süntaasi) ülesanne. Viies kompleks ulatub mitokondriaalmembraanist nagu tunnel.
Selle tunneli kaudu kontsentratsiooni erinevusest ajendatuna voolavad prootonid tagasi maatriksruumi. Sel viisil muundatakse ADP (adenosiindifosfaat) ja anorgaaniline fosfaat ATP-ks, mis on kättesaadav kogu organismile. Prootonpump on hingamisahela viies ja viimane ensüümikompleks.
Selle kaudu voolavad prootonid intermembraansest ruumist tagasi maatriksruumi. Seda võimaldab ainult eelnevalt kindlaksmääratud kontsentratsioonide erinevus kahe reaktsiooniruumi vahel. Prootonigradientis salvestatud energiat kasutatakse ATP (adenosiinitrifosfaadi) sünteesimiseks fosfaadist ja ADP-st. ATP on meie keha universaalne energiakandja ja oluline paljude reaktsioonide jaoks. Kuna see tekib prootonpumba juures, on see tuntud ka kui ATP süntaas.
