Solunum zinciri nedir?

tanım

Solunum zinciri, vücut hücrelerimizde enerji üretme işlemidir. Sitrik asit döngüsüne katılır ve şeker, yağ ve proteinlerin parçalanmasında son adımdır. Solunum zinciri, mitokondrinin iç zarında bulunur. Solunum zincirinde, bu arada oluşan indirgeme eşdeğerleri (NADH + H + ve FADH2) tekrar oksitlenir (elektronlar verilir), böylece bir proton gradyanı oluşabilir. Bu, nihayetinde evrensel enerji taşıyıcısı ATP'yi (adenozin trifosfat) oluşturmak için kullanılır. Solunum zincirinin tamamen çalışabilmesi için oksijen de gereklidir.

Solunum zincirinin sırası

Solunum zinciri, iç mitokondriyal membrana entegre edilmiştir ve toplam beş enzim kompleksinden oluşur. NADH + H + ve FADH2 indirgeme eşdeğerlerinin oluştuğu sitrik asit döngüsünü takip eder. Bu indirgeme eşdeğerleri geçici olarak enerji depolar ve solunum zincirinde tekrar oksitlenir. Bu işlem solunum zincirindeki ilk iki enzim kompleksinde gerçekleşir.

Kompleks 1: NADH + H + ilk komplekse (NADH ubiquinone oksidoredüktaz) ulaşır ve iki elektron salar. Aynı zamanda, 4 proton matris uzayından zarlar arası boşluğa pompalanır.

Kompleks 2: FADH2, ikinci enzim kompleksinde (süksinat-ubikinon-oksidoredüktaz) iki elektronunu serbest bırakır, ancak zarlar arası boşluğa hiç proton girmez.

Kompleks 3: Salınan elektronlar üçüncü enzim kompleksine (ubikinon sitokrom c oksidoredüktaz) aktarılır, burada başka 2 proton matris alanından zarlar arası boşluğa pompalanır.

Kompleks 4: Nihayetinde, elektronlar dördüncü komplekse (sitokrom c oksidaz) ulaşır. Burada elektronlar oksijene (O2) aktarılır, böylece su (H2O) iki ek protonla oluşturulur. Bunu yaparken 2 proton tekrar zarlar arası boşluğa girer.

Karmaşık 5: Şimdi matris uzayından zarlar arası boşluğa toplam sekiz proton pompalandı. Elektron taşıma zinciri için temel gereksinim, enzim kompleksinin artan elektronegatifliğidir. Bu, enzim komplekslerinin negatif elektronları çekme yeteneğinin güçlendiği anlamına gelir.
İlk son ürün olan suya ek olarak, solunum zinciri boyunca zarlar arası boşlukta bir proton gradyanı oluşturuldu. Bu, ATP'yi (adenozin trifosfat) oluşturmak için kullanılan enerjiyi depolar. Bu, beşinci ve son enzim kompleksinin (ATP sentaz) işidir. Beşinci kompleks, mitokondriyal zarı bir tünel gibi kaplar. Bu sayede, konsantrasyondaki farklılığın yönlendirdiği protonlar matris uzayına geri akarlar. Bu, ADP'den (adenozin difosfat) ve tüm organizma tarafından kullanılabilen inorganik fosfattan ATP oluşturur.

Proton pompası ne yapar?

Proton pompası, solunum zincirindeki beşinci ve son enzim kompleksidir. Bu sayede protonlar, zarlar arası boşluktan matris uzayına geri akarlar. Bu sadece iki reaksiyon boşluğu arasında önceden belirlenmiş konsantrasyon farkı ile mümkün olur. Proton gradyanında depolanan enerji, nihayetinde fosfat ve ADP'den ATP'yi (adenozin trifosfat) sentezlemek için kullanılır.
ATP, vücudumuzun evrensel enerji taşıyıcısıdır ve çeşitli reaksiyonlar için gereklidir. Proton pompasında üretildiği için ATP sentaz olarak da bilinir.

Solunum zincirinin dengesi

Solunum zincirinin belirleyici son ürünü, vücutta evrensel bir enerji taşıyıcısı olan ATP'dir (adenin trifosfat). ATP, solunum zinciri sırasında ortaya çıkan bir proton gradyanı yardımıyla sentezlenir. NADH + H + ve FADH2 farklı şekilde etkilidir. NADH + H +, ilk enzim kompleksinde solunum zincirinde NAD + 'ya geri oksitlenir ve zarlar arası boşluğa toplam 10 protonu pompalar. FADH2 oksitlendiğinde, verim daha düşüktür çünkü zarlar arası boşluğa sadece 6 proton taşınır. Bunun nedeni, FADH2'nin solunum zincirine ikinci enzim kompleksinde girmesi ve böylece birinci kompleksi atlamasıdır. Bir ATP'yi sentezlemek için, 4 protonun beşinci kompleksten akması gerekir.
Sonuç olarak, NADH + H + 2.5 ATP (10/4 = 2.5) ve FADH2 başına 1.5 ATP (6/4 = 1.5) üretilir.
Bir şeker molekülü glikoliz, sitrik asit döngüsü ve solunum zinciri yoluyla parçalandığında, organizmanın kullanabileceği maksimum 32 ATP üretilebilir.

Mitokondrinin rolü nedir?

Mitokondri, hayvan ve bitki organizmalarında bulunan hücre organelleridir. Mitokondride solunum zinciri de dahil olmak üzere çeşitli enerji süreçleri gerçekleşir. Solunum zinciri enerji üretmek için belirleyici süreç olduğu için mitokondriye "hücrenin enerji santralleri" de denir. Çift membranları vardır, böylece toplam iki ayrı reaksiyon boşluğu oluşturulur. İçeride matris alanı ve iki zar arasındaki zarlar arası boşluk bulunur. Bu iki boşluk, solunum zincirinin akışı için temeldir. Ancak bu şekilde, ATP sentezi için önemli olan bir proton gradyanı oluşturulabilir.

Bu makaledeki konu hakkında daha fazla bilgi edinin: Mitokondrinin yapısı

Solunum zincirinde siyanür ne yapar?

Siyanürler, hidrojen siyanür bileşikleri dahil tehlikeli toksinlerdir. Solunum zincirini durma noktasına getirebilirler.
Spesifik olarak, siyanür, solunum zincirinin dördüncü kompleksinin demirine bağlanır. Sonuç olarak, elektronlar artık moleküler oksijene aktarılamaz. Sonuç olarak, solunum zincirinin tamamı artık çalışamaz.
Sonuç, enerji taşıyıcı ATP'nin (adenozin trifosfat) eksikliğidir ve sözde "iç boğulma" meydana gelir. Kusma, bilinç kaybı ve kramp gibi belirtiler, siyanür zehirlenmesinden sonra çok çabuk ortaya çıkar ve tedavi edilmezse hızlı ölüme yol açar.

Solunum zinciri kusuru nedir?

Solunum zinciri bozukluğu, genellikle çocuklukta kendini gösteren nadir bir metabolik hastalıktır. Sebepler genetik bilgideki (DNA) değişikliklerdir. Mitokondrinin işlevi kısıtlanmıştır ve solunum zinciri düzgün çalışmamaktadır. Bu, özellikle ATP (adenozin trifosfat) şeklinde çok fazla enerji tüketen organlarda belirgindir.
Tipik semptomlar, örneğin, kas ağrısı veya kas güçsüzlüğüdür.
Bu hastalığın tedavisi, kalıtsal bir hastalık olduğu için zordur. Yeterli enerji kaynağı olduğundan emin olunmalıdır (örneğin glikoz yoluyla). Aksi takdirde tamamen semptomatik tedavi uygundur.