Corrente respiratória

Como Corrente respiratória é chamada uma cascata de etapas de transferência de elétrons (reações redox) no metabolismo das células de quase todos os seres vivos. No final da cadeia respiratória, que ocorre na mitocôndria, são produzidas as usinas de energia das células, ATP (trifosfato de adenosina) e água (H2O). O ATP contém a energia conservada que pode ser transportada em curtas distâncias, que vem da cadeia respiratória e está disponível para processos metabólicos endotérmicos, ou seja, que requerem energia.

Qual é a cadeia respiratória?

A cadeia respiratória, como parte da respiração celular, contém uma cadeia de reações redox que ocorrem uma após a outra, isto é, reações de doação e aceitação de elétrons que são cataliticamente controladas por enzimas. O processo geral fortemente exotérmico, que corresponde à combustão de hidrogênio em água (reação de oxidrogênio), de outra forma destruiria as células termicamente ou mesmo faria com que explodissem.

A cadeia respiratória ocorre na membrana interna da mitocôndria em quatro complexos redox sucessivos: Cada um dos elétrons transferidos para o próximo nível libera parte de sua energia. Ao mesmo tempo, um gradiente de prótons se acumula devido aos prótons (H +) liberados no espaço entre as membranas interna e externa (espaço intermembranar) da mitocôndria. Os prótons tentam migrar da área de alta concentração para a área de baixa concentração - neste caso, a membrana interna.

Isso só funciona em conjunto com a enzima ATP sintase, uma proteína de túnel. Durante a passagem pela proteína túnel, os prótons liberam energia, que é convertida em ATP no curso da fosforilação oxidativa do ADP (difosfato de adenosina) e do fosfato inorgânico. O ATP atua como um transportador de energia onipotente para quase todos os processos metabólicos que consomem energia no corpo. Quando a energia é usada em processos metabólicos, ela é quebrada novamente em ADP com separação exotérmica de um grupo fosfato.

Função e tarefa

A cadeia respiratória tem a tarefa e a função, em conexão com o ciclo do ácido cítrico, que também ocorre na mitocôndria, para fornecer ao corpo energia utilizável suficiente. Em última análise, os processos de decomposição dos componentes dos alimentos dos grupos de substâncias carboidratos, gorduras e proteínas fluem para a cadeia respiratória na última parte dos processos de decomposição, nos quais a energia contida nos componentes dos alimentos é disponibilizada para o corpo na forma de ATP utilizável energeticamente.

O principal benefício para o metabolismo humano é que a energia química contida nos componentes dos alimentos não é convertida exclusiva e incontrolavelmente em energia térmica, mas é armazenada na forma de ATP. O ATP permite que o corpo use a energia armazenada em momentos diferentes e em locais diferentes, conforme necessário. Quase todos os processos metabólicos que consomem energia dependem do ATP como fornecedor de energia.

A cadeia respiratória compreende quatro chamados complexos (I, II, III, IV) e, como última etapa, a fosforilação do ADP em ATP, que alguns autores também denominam complexo V. Em ambas as cadeias de transferência de elétrons I e II, os complexos enzimáticos em conexão com ubiquinona, NAD / NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo) e FAD (flavina adenina dinucleotídeo) desempenham um papel importante. Os processos nos complexos III e IV também ocorrem com a participação do ubiquinol ou da ubiquinona oxidada e da citocromo c oxidase, que se oxida em citocromo c. Ao mesmo tempo, o oxigênio é reduzido a água (H2O) com a adição de 2 íons H +.

A cadeia respiratória pode ser vista como uma espécie de ciclo aberto em que os catalisadores enzimáticos envolvidos se regeneram e intervêm novamente no ciclo material. Este acaba por ser particularmente eficiente em termos energéticos para o metabolismo do corpo e particularmente eficiente em termos de utilização de recursos, devido à reciclagem perfeita dos biocatalisadores (enzimas) envolvidos.

Doenças e enfermidades

A cadeia respiratória contém uma cascata de transferências de elétrons na qual muitas substâncias e, sobretudo, processos enzimáticos complexos estão envolvidos em uma espécie de processo biocatalítico. Se um desses processos for perturbado, a própria cadeia respiratória pode ser perturbada ou, em casos extremos, parar por completo.

Em princípio, vários defeitos genéticos também podem ocorrer no conjunto de cromossomos ou, assim como defeitos genéticos, exclusivamente no DNA mitocondrial separado. Se houver um defeito genético mitocondrial, ele só pode vir da mãe porque o DNA mitocondrial separado do homem está apenas na cauda do esperma, que é rejeitado e excretado antes que o espermatozoide penetre no óvulo.

Os distúrbios adquiridos também são possíveis, além dos distúrbios causados ​​geneticamente, no curso da cadeia respiratória. B. causada por inibidores naturais ou artificiais da cadeia respiratória. São conhecidas várias substâncias que inibem a cadeia respiratória em um determinado ponto, de forma que a cadeia respiratória é completamente interrompida ou só funciona de maneira inadequada. Outras substâncias agem como os chamados desacopladores (protonóforos), que fazem com que as etapas de oxidação sejam significativamente mais rápidas e levam a um aumento da demanda por oxigênio. Aqui também existem desacopladores naturais e artificiais.

Como inibidores z. B. alguns antibióticos e fungicidas usados, e. T. ataque aos complexos I, II ou III. O antibiótico oligomicina tem efeito inibitório direto sobre o processo da ATP sintase, de forma que ocorre redução da síntese de ATP com menor consumo de oxigênio. O tecido adiposo marrom também atua como um desacoplador natural, capaz de converter a energia diretamente em calor sem passar pelo ATP. Os distúrbios funcionais da cadeia respiratória são geralmente perceptíveis por meio de desempenho reduzido e cansaço e exaustão frequentes ou constantes.