Definicija
Dihalna veriga je proces proizvodnje energije v naših telesnih celicah. Je povezan s citratnim ciklom in je zadnji korak pri razgradnji sladkorja, maščob in beljakovin. Dihalna veriga se nahaja v notranji membrani mitohondriji.
V dihalni verigi se vmes tvorijo redukcijski ekvivalenti (NADH + H + in FADH2) ponovno oksidirajo (oddajajo se elektroni), kar omogoča vzpostavitev protonskega gradienta. Ta se končno uporablja za tvorbo univerzalnega nosilca energije ATP (adenozin trifosfat). Kisik je potreben tudi za popolno delovanje dihalne verige.
Zaporedje dihalne verige
Dihalna veriga je integrirana v notranjo mitohondrijsko membrano in je sestavljena iz skupaj petih encimskih kompleksov. Sledi citratnemu ciklu, v katerem nastajajo redukcijski ekvivalenti NADH + H + in FADH2. Ti redukcijski ekvivalenti medtem shranijo energijo in se ponovno oksidirajo v dihalni verigi.
Ta postopek poteka pri prvih dveh encimskih kompleksih dihalne verige. Kompleks 1: NADH + H + doseže prvi kompleks (NADH-ubikinon oksidoreduktaza) in odda dva elektrona. Istočasno se iz matričnega prostora v medmembranski prostor prečrpajo 4 protoni.
Kompleks 2: FADH2 odda dva svoja elektrona pri drugem encimskem kompleksu (sukcinat-ubikinon oksidoreduktaza), vendar noben proton ne vstopi v medmembranski prostor. Kompleks 3: Sproščeni elektroni se prenesejo v tretji encimski kompleks (ubikinon citokrom c oksidoreduktaza), kjer se iz prostora matriksa v medmembranski prostor prečrpata še 2 protona. Kompleks 4: Končno elektroni dosežejo četrti kompleks (citokrom-c-oksidoreduktaza).
Tu se elektroni prenesejo v kisik (O2), tako da z dvema dodatnima protonoma nastane voda (H2O). Tako dva protona spet vstopite v medmembranski prostor. Kompleks 2: Skupno osem protonov je zdaj črpanih iz prostora matrike v medmembranski prostor.
Osnovni pogoj za verigo prenosa elektronov je naraščajoča elektronegativnost encimskega kompleksa. To pomeni, da je sposobnost encimskih kompleksov, da privlačijo negativne elektrone, vedno močnejša. Poleg prvega končnega produkta, vode, je dihalna veriga v medmembranskem prostoru vzpostavila še protonski gradient.
V tem prostoru je shranjena energija, ki se uporablja za tvorbo ATP (adenozin trifosfat). To je naloga petega in zadnjega encimskega kompleksa (ATP sintaza). Peti kompleks se kot tunel razteza skozi mitohondrijsko membrano.
Skozi ta tunel, ki ga poganja razlika v koncentraciji, protoni tečejo nazaj v matrični prostor. Na ta način se ADP (adenozin difosfat) in anorganski fosfat pretvorita v ATP, ki je na voljo celotnemu organizmu. Protonska črpalka je peti in zadnji encimski kompleks dihalne verige.
Skozi to protoni tečejo iz medmembranskega prostora nazaj v matrični prostor. To omogoča le predhodno ugotovljena razlika v koncentraciji med obema reakcijskima prostoroma. Energija, shranjena v protonskem gradientu, se uporablja za sintezo ATP (adenozin trifosfata) iz fosfata in ADP. ATP je univerzalni nosilec energije našega telesa in je bistvenega pomena za veliko število reakcij. Ker se tvori v protonski črpalki, je ta znana tudi kot ATP sintaza.
