ห่วงโซ่ทางเดินหายใจคืออะไร?

คำนิยาม

ห่วงโซ่ทางเดินหายใจเป็นกระบวนการผลิตพลังงานในเซลล์ร่างกายของเรา มันเชื่อมต่อกับวงจรซิเตรตและเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการสลายน้ำตาลไขมันและ โปรตีน. ห่วงโซ่ทางเดินหายใจอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในของ mitochondria.

ในห่วงโซ่ทางเดินหายใจค่าเทียบเท่าการลด (NADH + H + และ FADH2) ที่ก่อตัวขึ้นในระหว่างนี้จะถูกออกซิไดซ์อีกครั้ง (ให้อิเล็กตรอนออก) ทำให้สามารถสร้างการไล่ระดับโปรตอนได้ ในที่สุดสิ่งนี้ถูกใช้เพื่อสร้าง ATP ผู้ให้บริการพลังงานสากล (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนเพื่อให้ห่วงโซ่การหายใจทำงานได้อย่างสมบูรณ์

ลำดับของห่วงโซ่การหายใจ

ห่วงโซ่ทางเดินหายใจถูกรวมเข้ากับเยื่อไมโทคอนเดรียด้านในและประกอบด้วยสารประกอบเชิงซ้อนของเอนไซม์ทั้งหมดห้าตัว เป็นไปตามวัฏจักรซิเตรตที่เกิดการลดเทียบเท่า NADH + H + และ FADH2 การลดลงเหล่านี้จะเก็บพลังงานไว้ในระหว่างนี้และถูกออกซิไดซ์อีกครั้งในห่วงโซ่การหายใจ

กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่คอมเพล็กซ์เอนไซม์สองตัวแรกของห่วงโซ่ทางเดินหายใจ คอมเพล็กซ์ 1: NADH + H + ถึงคอมเพล็กซ์แรก (NADH-ubiquinone oxidoreductase) และให้อิเล็กตรอนสองตัว ในเวลาเดียวกันโปรตอน 4 ตัวจะถูกสูบจากพื้นที่เมทริกซ์ไปยังช่องว่างระหว่างเมมเบรน

คอมเพล็กซ์ 2: FADH2 ให้อิเล็กตรอนสองตัวที่เอนไซม์คอมเพล็กซ์ตัวที่สอง (succinate-ubiquinone oxidoreductase) แต่ไม่มีโปรตอนเข้าไปในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ คอมเพล็กซ์ 3: อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะถูกถ่ายโอนไปยังเอนไซม์คอมเพล็กซ์ตัวที่สาม (ubiquinone cytochrome c oxidoreductase) โดยที่โปรตอนอีก 2 ตัวจะถูกสูบออกจากพื้นที่เมทริกซ์ไปยังช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ คอมเพล็กซ์ 4: ในที่สุดอิเล็กตรอนก็มาถึงคอมเพล็กซ์ที่สี่ (cytochrome-c-oxidoreductase)

ที่นี่อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยังออกซิเจน (O2) เพื่อให้มีน้ำโปรตอน (H2O) เพิ่มขึ้นอีกสองตัว ดังนั้นโปรตอน 2 ตัวจึงเข้าสู่ช่องว่างระหว่างเมมเบรนอีกครั้ง คอมเพล็กซ์ 5: ตอนนี้โปรตอนทั้งหมดแปดตัวถูกสูบจากสเปซเมทริกซ์เข้าไปในช่องว่างระหว่างเมมเบรน

ข้อกำหนดเบื้องต้นพื้นฐานสำหรับห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนคือค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่เพิ่มขึ้นของเอนไซม์คอมเพล็กซ์ ซึ่งหมายความว่าความสามารถของคอมเพล็กซ์ของเอนไซม์ในการดึงดูดอิเล็กตรอนเชิงลบจะแข็งแกร่งขึ้นและแข็งแกร่งขึ้น นอกจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายแล้วน้ำยังมีการสร้างการไล่ระดับโปรตอนในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์โดยห่วงโซ่ทางเดินหายใจ

พลังงานในอวกาศนี้จะถูกเก็บไว้ซึ่งใช้ในการสร้าง ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) นี่คืองานของเอนไซม์คอมเพล็กซ์ที่ห้าและสุดท้าย (ATP synthase) คอมเพล็กซ์ที่ห้าครอบคลุมเยื่อไมโตคอนเดรียเหมือนอุโมงค์

ผ่านอุโมงค์นี้ซึ่งขับเคลื่อนด้วยความแตกต่างของความเข้มข้นโปรตอนจะไหลกลับเข้าไปในปริภูมิเมทริกซ์ ด้วยวิธีนี้ ADP (adenosine diphosphate) และอนินทรีย์ฟอสเฟตจะถูกเปลี่ยนเป็น ATP ซึ่งสามารถใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ปั๊มโปรตอนเป็นเอนไซม์ที่ซับซ้อนตัวที่ XNUMX และสุดท้ายของห่วงโซ่ทางเดินหายใจ

โปรตอนไหลจากช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์กลับเข้าไปในช่องว่างของเมทริกซ์ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้โดยความแตกต่างของความเข้มข้นที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ระหว่างช่องว่างของปฏิกิริยาทั้งสอง พลังงานที่เก็บไว้ในการไล่ระดับโปรตอนจะใช้ในการสังเคราะห์ ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) จากฟอสเฟตและ ADP ATP เป็นตัวพาพลังงานสากลของร่างกายเราและจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาจำนวนมาก เนื่องจากมันถูกสร้างขึ้นที่ปั๊มโปรตอนจึงเรียกอีกอย่างว่า ATP synthase