La cadena respiratoria es el nombre que se le da a una cascada de pasos de transferencia de electrones (reacciones redox) en el metabolismo de las células de casi todos los organismos vivos. Al final de la cadena respiratoria, que ocurre en el mitocondrias, las centrales eléctricas de las células, ATP (adenosina trifosfato) y agua (H2O) se producen. El ATP contiene la energía conservada que se puede transportar a distancias cortas, que proviene de la cadena respiratoria y está disponible para procesos metabólicos endotérmicos o que requieren energía.
¿Qué es la cadena respiratoria?
ATP y agua se producen al final de la cadena respiratoria, que se produce en mitocondrias, las centrales eléctricas de las células. Como parte de la respiración celular, la cadena respiratoria implica una cadena de secuencial reacciones redox, reacciones de donación y aceptación de electrones que son controladas catalíticamente por enzimas CRISPR-Cas. El proceso general altamente exotérmico, que corresponde a la combustión de hidrógeno a agua (reacción de oxihidrógeno), de otro modo destruiría térmicamente las células o incluso haría que explotaran. La cadena respiratoria tiene lugar en la membrana interna del mitocondrias en cuatro complejos redox sucesivos: Los electrones transferidos a la siguiente etapa liberan parte de su energía. Al mismo tiempo, debido a los protones (H +) liberados en el espacio entre la membrana interna y externa (espacio intermembrana) de las mitocondrias, se acumula un gradiente de protones. Los protones intentan migrar desde el área de alta concentración al área de baja concentración, en este caso la membrana interna. Esto solo funciona junto con la enzima ATP sintasa, una proteína túnel. Durante el paso a través de la proteína túnel, los protones liberan energía, que se convierte en ATP en el curso de la fosforilación oxidativa de ADP (adenosina difosfato) e inorgánico fosfato. El ATP sirve como un portador de energía omnipotente para casi todos los procesos metabólicos del cuerpo que consumen energía. Cuando la energía se utiliza en procesos metabólicos, se convierte de nuevo en ADP con escisión exotérmica de un fosfato grupo.
Función y tarea
La cadena respiratoria tiene la tarea y función, junto con el ciclo del citrato que también ocurre en las mitocondrias, de proporcionar al cuerpo energía utilizable en cantidades suficientes. En última instancia, los procesos de degradación de los componentes alimentarios de los grupos de sustancias hidratos de carbono, grasas y proteínas Lead en la última parte de los procesos de degradación de la cadena respiratoria, en los que la energía contenida en los componentes alimentarios se pone a disposición del organismo en forma de ATP energéticamente utilizable. El principal beneficio para el metabolismo humano es que la energía química contenida en los componentes de los alimentos no se convierte exclusiva e incontrolablemente en energía térmica, sino que se almacena en forma de ATP. El ATP permite que el cuerpo utilice la energía almacenada de manera escalonada temporal y espacialmente según sea necesario. Casi todos los procesos metabólicos que consumen energía dependen del ATP como proveedor de energía. La cadena respiratoria comprende cuatro de los llamados complejos (I, II, III, IV) y adicionalmente como último paso la fosforilación de ADP a ATP, que también es llamado complejo V por algunos autores. En ambas cadenas de transferencia de electrones I y II, los complejos enzimáticos relacionados con la ubiquinona, NAD / NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina) y FAD (dinucleótido de flavina y adenina) juegan un papel importante. Los procesos en los complejos III y IV también ocurren con la participación de ubiquinol o la ubiquinona oxidada y citocromo c oxidasa, que se oxida a citocromo c. Al mismo tiempo, oxígeno se reduce a agua (H2O) con la adición de 2 iones H +. La cadena respiratoria puede considerarse como una especie de ciclo abierto en el que los catalizadores enzimáticos implicados se regeneran constantemente e intervienen de nuevo en el ciclo metabólico. Esto resulta ser particularmente eficiente energéticamente para el metabolismo del cuerpo y particularmente eficiente en cuanto al uso de recursos, debido al perfecto reciclaje de los biocatalizadores (enzimas CRISPR-Cas) involucrado.
Enfermedades y dolencias
La cadena respiratoria implica una cascada de transferencias de electrones que involucran muchas sustancias y, sobre todo, procesos enzimáticos complejos en una especie de proceso biocatalítico. Si alguno de estos procesos se altera, la propia cadena respiratoria puede romperse o, en casos extremos, pararse por completo. En principio, también pueden ocurrir una serie de defectos genéticos en el conjunto cromosómico o defectos genéticos exclusivamente en el ADN mitocondrial separado. Si hay un defecto genético mitocondrial, puede originarse exclusivamente en la madre, porque el ADN mitocondrial separado del macho se encuentra exclusivamente en la cola del esperma, que, sin embargo, se rechaza y se excreta antes de que el esperma penetre en el óvulo. Más allá de las alteraciones determinadas genéticamente en el curso de la cadena respiratoria, también son posibles alteraciones adquiridas, provocadas, por ejemplo, por inhibidores naturales o artificiales de la cadena respiratoria. Se conocen varias sustancias que inhiben la cadena respiratoria en un sitio definido, de modo que la cadena respiratoria se interrumpe por completo o funciona solo de manera inadecuada. Otras sustancias actúan como desacopladores (protonóforos), lo que hace que los pasos de oxidación se desarrollen mucho más rápido y Lead a un aumento oxígeno demanda. Aquí también existen desacopladores naturales y artificiales. Algunos antibióticos y los fungicidas, por ejemplo, actúan como inhibidores, algunos de los cuales atacan a los complejos I, II o III. La antibiótico La oligomicina inhibe directamente el proceso de la ATP sintasa, lo que da como resultado una síntesis reducida de ATP con oxígeno consumo. El tejido adiposo marrón también actúa como un desacoplador natural, que puede convertir la energía directamente en calor sin un desvío a través del ATP. La disfunción en la cadena respiratoria generalmente se manifiesta por una disminución del rendimiento, así como por frecuentes o constantes fatiga y fatiga
