Apakah rantai pernafasan?

takrif

Rantai pernafasan adalah proses untuk menghasilkan tenaga dalam sel badan kita. Ia bergabung dengan kitaran asid sitrik dan merupakan langkah terakhir dalam pemecahan gula, lemak dan protein. Rantai pernafasan terletak di membran dalaman mitokondria. Dalam rantai pernafasan, pengurangan setara (NADH + H + dan FADH2) yang terbentuk sementara itu teroksidasi lagi (elektron dilepaskan), di mana kecerunan proton dapat menumpuk. Ini akhirnya digunakan untuk membentuk ATP pembawa tenaga sejagat (adenosin trifosfat). Oksigen juga diperlukan supaya rantai pernafasan dapat berjalan sepenuhnya.

Urutan rantai pernafasan

Rantai pernafasan disatukan ke dalam membran mitokondria dalaman dan terdiri daripada lima kompleks enzim. Ini berlaku dari kitaran asid sitrik, di mana setara penurunan NADH + H + dan FADH2 terbentuk. Pengurangan setara ini menyimpan sementara tenaga dan dioksidasi semula dalam rantai pernafasan. Proses ini berlaku dalam dua kompleks enzim pertama di rantai pernafasan.

Kompleks 1: NADH + H + mencapai kompleks pertama (NADH ubiquinone oxidoreductase) dan membebaskan dua elektron. Pada masa yang sama, 4 proton dipam dari ruang matriks ke ruang intermembran.

Kompleks 2: FADH2 melepaskan dua elektronnya pada kompleks enzim kedua (succinate-ubiquinone-oxidoreductase), tetapi tidak ada proton yang masuk ke ruang antarmembran.

Kompleks 3: Elektron yang dilepaskan dihantar ke kompleks enzim ketiga (ubiquinone cytochrome c oxidoreductase), di mana 2 proton lain dipam dari ruang matriks ke ruang intermembran.

Kompleks 4: Pada akhirnya, elektron sampai ke kompleks keempat (sitokrom c oksidase). Di sini elektron dipindahkan ke oksigen (O2), sehingga air (H2O) diciptakan dengan dua proton tambahan. Dengan berbuat demikian, 2 proton masuk ke ruang intermembran sekali lagi.

Kompleks 5: Sebanyak lapan proton kini dipompa dari ruang matriks ke ruang intermembran. Keperluan asas untuk rantai pengangkutan elektron adalah peningkatan elektronegativiti kompleks enzim. Ini bermaksud bahawa keupayaan kompleks enzim untuk menarik elektron negatif semakin kuat.
Sebagai tambahan kepada produk akhir pertama, air, kecerunan proton dibangun di ruang intermembran melalui rantai pernafasan. Ini menyimpan tenaga yang digunakan untuk membina ATP (adenosin trifosfat). Ini adalah tugas kompleks enzim kelima dan terakhir (ATP synthase). Kompleks kelima menjangkau membran mitokondria seperti terowong. Melalui ini, didorong oleh perbezaan kepekatan, proton mengalir kembali ke ruang matriks. Ini menghasilkan ATP dari ADP (adenosine diphosphate) dan fosfat anorganik, yang tersedia untuk seluruh organisma.

Apa yang dilakukan oleh pam proton?

Pam proton adalah kompleks enzim kelima dan terakhir dalam rantai pernafasan. Melalui ini, proton mengalir kembali dari ruang intermembran ke ruang matriks. Ini hanya dimungkinkan oleh perbezaan konsentrasi yang telah ditetapkan sebelumnya di antara kedua-dua ruang reaksi. Tenaga yang tersimpan dalam kecerunan proton akhirnya digunakan untuk mensintesis ATP (adenosin trifosfat) dari fosfat dan ADP.
ATP adalah pembawa tenaga sejagat badan kita dan penting untuk pelbagai reaksi. Oleh kerana ia dihasilkan di pam proton, ia juga dikenali sebagai ATP synthase.

Imbangan rantai pernafasan

Produk akhir yang menentukan dari rantai pernafasan adalah ATP (adenine triphosphate), yang merupakan pembawa tenaga sejagat di dalam badan. ATP disintesis dengan bantuan kecerunan proton yang timbul semasa rantai pernafasan. NADH + H + dan FADH2 berbeza dengan kecekapan. NADH + H + dioksidakan kembali ke NAD + dalam rantai pernafasan di kompleks enzim pertama dan mengepam sejumlah 10 proton ke ruang antarmembran. Apabila FADH2 dioksidakan, hasilnya lebih rendah kerana hanya 6 proton yang diangkut ke ruang antarmembran. Ini kerana FADH2 diperkenalkan ke rantai pernafasan di kompleks enzim kedua dan dengan itu melewati kompleks pertama. Untuk mensintesis ATP, 4 proton harus mengalir melalui kompleks kelima.
Akibatnya, setiap NADH + H + 2.5 ATP (10/4 = 2.5) dan per FADH2 1.5 ATP (6/4 = 1.5) dihasilkan.
Apabila molekul gula dipecah melalui glikolisis, kitaran asid sitrik dan rantai pernafasan, maksimum 32 ATP dapat dihasilkan, yang tersedia untuk organisma.

Apakah peranan mitokondria?

Mitokondria adalah organel sel yang terdapat pada organisma haiwan dan tumbuhan. Pelbagai proses tenaga berlaku di mitokondria, termasuk rantai pernafasan. Oleh kerana rantai pernafasan adalah proses penentu untuk menghasilkan tenaga, mitokondria juga disebut "pembangkit tenaga sel". Mereka mempunyai membran ganda, sehingga terbentuk dua ruang reaksi yang terpisah. Di dalamnya terdapat ruang matriks dan ruang antara kedua membran. Kedua-dua ruang ini penting untuk aliran rantai pernafasan. Hanya dengan cara ini dapat dibuat kecerunan proton, yang penting untuk sintesis ATP.

Baca lebih lanjut mengenai topik dalam artikel ini: Struktur mitokondria

Apa yang dilakukan oleh sianida dalam rantai pernafasan?

Sianida adalah toksin berbahaya, termasuk sebatian hidrogen sianida. Mereka mampu membawa rantai pernafasan berhenti.
Secara khusus, sianida mengikat pada besi kompleks keempat rantai pernafasan. Akibatnya, elektron tidak lagi dapat dipindahkan ke oksigen molekul. Akibatnya, seluruh rantai pernafasan tidak lagi dapat berjalan.
Hasilnya adalah kekurangan ATP pembawa tenaga (adenosin trifosfat) dan apa yang disebut "sesak nafas dalaman" berlaku. Gejala seperti muntah, tidak sedarkan diri dan kekejangan berlaku sangat cepat selepas keracunan sianida dan, jika tidak dirawat, menyebabkan kematian cepat.

Apakah kecacatan rantai pernafasan?

Kecacatan rantai pernafasan adalah penyakit metabolik yang jarang berlaku yang sering muncul pada masa kanak-kanak. Penyebabnya adalah perubahan dalam maklumat genetik (DNA). Mitokondria terhad dalam fungsinya dan rantai pernafasan tidak berfungsi dengan baik. Ini sangat ketara pada organ yang menggunakan banyak tenaga dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat).
Gejala khas adalah, seperti sakit otot atau kelemahan otot.
Terapi untuk penyakit ini sukar kerana ia adalah penyakit keturunan. Perlu dipastikan bahawa terdapat bekalan tenaga yang mencukupi (mis. Melalui glukosa). Jika tidak, rawatan simptomatik semata-mata sesuai.