Mitochondrialny łańcuch oddechowy

Mitochondrialny łańcuch oddechowy

Reakcje przenoszenia wodoru natleń cząsteczkowy, którym towarzyszy magazynowanie energii pod postacią związków wysokoenergetycznych, zachodzą w mitochondriach. Obecne w mitochondriach biologiczne układy oksydacyjno-redukcyjne wiążą atomy wodoru z substratów przemian pośrednich, a następnie przenoszą ich elektrony na cząsteczkę tlenu. W wyniku tego następuje redukcja tlenu do jonu tlenkowego O2", a po przyłączeniu protonów - wytworzenie cząsteczki wody. Kierunek przenoszenia elektronów w łańcuchu oddechowym jest wyznaczony przez różnice potencjałów oksydoredukcyjnych. Transport elektronów odbywa się od układów o wyższych wartościach ujemnych do układów o wyższych wartościach dodatnich. W przenoszeniu elektronów od substratu do tlenu uczestniczą dehydrogenazy, współdziałające z nukleotydami nikotynamidowymi, flawinowymi oraz z liponianem, a poza tym: flawoproteiny pośredniczące, ubichinon oraz układ cytochromowy.

Łańcuch oddechowy - grupa enzymów znajdujących się w wewnętrznej błonie mitochondrium i uszeregowanych według rosnącego potencjału oksydoredukcyjnego. Elektrony pochodzące z różnych reakcji biochemicznych (m.in. glikolizy, cyklu kwasu cytrynowego) przepływają przez enzymy łańcucha oddechowego, czemu towarzyszy wytwarzanie wysokoenergetycznych wiązań ATP. Następnie elektrony są przenoszone na atom tlenu, który łączy się z dwoma protonami i powstaje cząsteczka wody.

Łańcuch oddechowy, ostatni etap oddychania wewnątrzkomórkowego, przebiegający na wewnętrznych błonach mitochondrium i polegający na przenoszeniu elektronów i protonów na kolejne przenośniki. Kolejnym etapom tej wędrówki elektronów towarzyszy wydzielanie się energii, która zostaje wykorzystana do syntezy ATP z ADP. Ostatecznym akceptorem elektronów i protonów jest tlen, a reakcja ta prowadzi do utworzenia cząsteczki wody. Tworzenie wody jest podstawową reakcją dostarczającą energii komórkom w warunkach tlenowych.

W reakcje łańcucha oddechowego wchodzą cząsteczki NADH i FADH, syntezowane w poprzednich etapach oddychania (glikoliza i cykl Krebsa). Przejściu jednej cząsteczki NADH w NAD i przebiegowi elektronów przez łańcuch oddechowy towarzyszy synteza 3 cząsteczek ATP. Głównymi składnikami łańcucha oddechowego są poza tym: dwa kompleksowe enzymy flawoproteinowe zawierające żelazo niehemowe - dehydrogenaza nukleotydów pirydynowych i dehydrogenaza bursztynianowa, ubichinon (Q) oraz cytochromy b, c1, c i a. Ostatnim ogniwem łańcucha oddechowego jest enzym oksydaza cytochromowa, odpowiedzialny za wytworzenie jonu tlenowego O2, który łączy się z dwoma protonami i tworzy cząsteczkę wody.