La chaîne respiratoire est le nom donné à une cascade d'étapes de transfert d'électrons (Réactions redox) dans le métabolisme des cellules de presque tous les organismes vivants. À la fin de la chaîne respiratoire, qui se produit dans le mitochondries, les centrales des cellules, ATP (adénosine triphosphate) et d'eau (H2O) sont produits. L'ATP contient l'énergie conservée qui peut être transportée sur de courtes distances, qui provient de la chaîne respiratoire et est disponible pour les processus métaboliques endothermiques ou nécessitant de l'énergie.
Quelle est la chaîne respiratoire?
ATP et d'eau sont produites à la fin de la chaîne respiratoire, qui se produit dans mitochondries, les centrales des cellules. Dans le cadre de la respiration cellulaire, la chaîne respiratoire implique une chaîne de Réactions redox, des réactions de donneur et d'acceptation d'électrons qui sont contrôlées catalytiquement par enzymes. Le processus globalement hautement exothermique, qui correspond à la combustion de Hydrogénation à d'eau (réaction oxyhydrogène), sinon détruirait thermiquement les cellules ou même les ferait exploser. La chaîne respiratoire prend place dans la membrane interne du mitochondries en quatre complexes redox successifs: Les électrons transférés à l'étage suivant libèrent chacun une partie de leur énergie. Dans le même temps, en raison des protons (H +) libérés dans l'espace entre la membrane interne et externe (espace intermembranaire) des mitochondries, un gradient de protons se forme. Les protons tentent de migrer de la zone de haute concentration à la zone de faible concentration - dans ce cas, la membrane interne. Cela ne fonctionne qu'en conjonction avec l'enzyme ATP synthase, une protéine tunnel. Lors du passage à travers la protéine tunnel, les protons libèrent de l'énergie, qui est convertie en ATP au cours de la phosphorylation oxydative de l'ADP (adénosine diphosphate) et inorganique phosphate. L'ATP sert de vecteur d'énergie omnipotent pour presque tous les processus métaboliques consommateurs d'énergie dans le corps. Lorsque l'énergie est utilisée dans les processus métaboliques, elle est reconvertie en ADP avec clivage exothermique d'un phosphate groupe.
Fonction et tâche
La chaîne respiratoire a pour tâche et fonction, en conjonction avec le cycle du citrate qui se produit également dans les mitochondries, de fournir au corps une énergie utilisable en quantités suffisantes. En fin de compte, les processus de dégradation des composants alimentaires des groupes de substances glucides, graisses et protéines conduire dans la dernière partie des processus de dégradation de la chaîne respiratoire, dans laquelle l'énergie contenue dans les composants alimentaires est mise à disposition du corps sous forme d'ATP utilisable énergétiquement. Le principal avantage pour le métabolisme humain est que l'énergie chimique contenue dans les composants alimentaires n'est pas exclusivement et incontrôlable convertie en énergie thermique, mais est stockée sous forme d'ATP. L'ATP permet au corps d'utiliser l'énergie stockée de manière échelonnée temporellement et spatialement selon les besoins. Presque tous les processus métaboliques consommateurs d'énergie reposent sur l'ATP en tant que fournisseur d'énergie. La chaîne respiratoire comprend quatre soi-disant complexes (I, II, III, IV) et en plus comme dernière étape la phosphorylation de l'ADP en ATP, également appelé complexe V par certains auteurs. Dans les deux chaînes de transfert d'électrons I et II, les complexes enzymatiques liés à l'ubiquinone, le NAD / NADH (nicotinamide adénine dinucléotide) et le FAD (flavine adénine dinucléotide) jouent un rôle important. Les processus aux complexes III et IV se produisent également avec la participation de l'ubiquinol ou de l'ubiquinone oxydée et du cytochrome c oxydase, qui s'oxyde en cytochrome c. En même temps, oxygène est réduit en eau (H2O) avec l'ajout de 2 ions H +. La chaîne respiratoire peut être considérée comme une sorte de cycle ouvert dans lequel les catalyseurs enzymatiques impliqués se régénèrent constamment et interviennent à nouveau dans le cycle métabolique. Cela s'avère particulièrement économe en énergie pour le métabolisme de l'organisme et particulièrement efficace en ce qui concerne l'utilisation des ressources, grâce au recyclage parfait des biocatalyseurs (enzymes) impliqué.
Maladies et affections
La chaîne respiratoire implique une cascade de transferts d'électrons impliquant de nombreuses substances et surtout des processus enzymatiques complexes dans une sorte de processus biocatalytique. Si l'un de ces processus est perturbé, la chaîne respiratoire elle-même peut être perturbée ou, dans des cas extrêmes, complètement arrêtée.En principe, un certain nombre de défauts génétiques peuvent également survenir dans l'ensemble chromosomique ou ainsi que des défauts génétiques exclusivement dans le ADN mitochondrial séparé. S'il y a un défaut génétique mitochondrial, il peut provenir exclusivement de la mère, car l'ADN mitochondrial séparé du mâle est situé exclusivement dans la queue du sperme, qui, cependant, est rejeté et excrété avant que le sperme ne pénètre dans l'ovule. Au-delà des perturbations génétiquement déterminées au cours de la chaîne respiratoire, des perturbations acquises sont également possibles, provoquées par exemple par des inhibiteurs naturels ou artificiels de la chaîne respiratoire. On connaît un certain nombre de substances qui inhibent la chaîne respiratoire en un site défini, de sorte que la chaîne respiratoire est complètement interrompue ou ne fonctionne que de manière inadéquate. D'autres substances agissent comme des découpleurs (protonophores), ce qui fait que les étapes d'oxydation se déroulent beaucoup plus rapidement et conduire à une augmentation oxygène demande. Ici aussi, il existe des découpleurs naturels et artificiels. Quelque antibiotiques et les fongicides, par exemple, agissent comme des inhibiteurs, dont certains attaquent les complexes I, II ou III. le antibiotique l'oligomycine inhibe directement le processus de l'ATP synthase, entraînant une synthèse réduite de l'ATP avec une oxygène consommation. Le tissu adipeux brun agit également comme un découpleur naturel, capable de convertir l'énergie directement en chaleur sans détour via l'ATP. Le dysfonctionnement de la chaîne respiratoire se manifeste généralement par une diminution des performances, ainsi que par des sensation de fatigue et la fatigue.
