Apa rantai pernafasan?

definisi

Rantai pernafasan adalah proses menghasilkan energi di dalam sel tubuh kita. Ini bergabung dengan siklus asam sitrat dan merupakan langkah terakhir dalam pemecahan gula, lemak dan protein. Rantai pernapasan terletak di membran bagian dalam mitokondria. Pada rantai pernafasan, ekivalen reduksi (NADH + H + dan FADH2) yang telah terbentuk untuk sementara teroksidasi kembali (elektron dilepaskan), dimana gradien proton dapat dibangun. Ini pada akhirnya digunakan untuk membentuk ATP pembawa energi universal (adenosine triphosphate). Oksigen juga dibutuhkan agar rantai pernafasan bisa berjalan dengan sempurna.

Urutan rantai pernapasan

Rantai pernapasan terintegrasi ke dalam membran mitokondria bagian dalam dan terdiri dari total lima kompleks enzim. Ini mengikuti dari siklus asam sitrat, di mana reduksi setara dengan NADH + H + dan FADH2 terbentuk. Pengurangan ini setara untuk sementara menyimpan energi dan dioksidasi lagi di rantai pernapasan. Proses ini terjadi di dua kompleks enzim pertama dalam rantai pernapasan.

Kompleks 1: NADH + H + mencapai kompleks pertama (NADH ubiquinone oksidoreduktase) dan melepaskan dua elektron. Pada saat yang sama, 4 proton dipompa dari ruang matriks ke dalam ruang antar membran.

Kompleks 2: FADH2 melepaskan dua elektronnya pada kompleks enzim kedua (suksinat-ubikuinon-oksidoreduktase), tetapi tidak ada proton yang masuk ke ruang antarmembran.

Kompleks 3: Elektron yang dilepaskan diteruskan ke kompleks enzim ketiga (ubikuinon sitokrom c oksidoreduktase), di mana 2 proton lainnya dipompa dari ruang matriks ke ruang antar membran.

Kompleks 4: Akhirnya, elektron mencapai kompleks keempat (sitokrom c oksidase). Di sini elektron ditransfer ke oksigen (O2), sehingga dengan dua proton tambahan, air (H2O) dibuat. Dalam prosesnya, 2 proton masuk ke ruang antar membran lagi.

Kompleks 5: Sebanyak delapan proton sekarang dipompa dari ruang matriks ke ruang antar membran. Persyaratan dasar rantai transpor elektron adalah peningkatan elektronegativitas kompleks enzim. Ini berarti kemampuan kompleks enzim untuk menarik elektron negatif semakin kuat.
Selain produk akhir pertama, air, gradien proton dibangun di ruang antar membran melalui rantai pernapasan. Ini menyimpan energi yang digunakan untuk membangun ATP (adenosine triphosphate). Ini adalah pekerjaan kompleks enzim kelima dan terakhir (ATP sintase). Kompleks kelima mencakup membran mitokondria seperti terowongan. Melalui ini, didorong oleh perbedaan konsentrasi, proton mengalir kembali ke ruang matriks. Ini menciptakan ATP dari ADP (adenosine difosfat) dan fosfat anorganik, yang tersedia untuk seluruh organisme.

Apa fungsi pompa proton?

Pompa proton adalah kompleks enzim kelima dan terakhir dalam rantai pernapasan. Melalui ini proton mengalir kembali dari ruang antar membran ke dalam ruang matriks. Ini hanya dimungkinkan oleh perbedaan konsentrasi yang telah ditetapkan sebelumnya antara dua ruang reaksi. Energi yang tersimpan dalam gradien proton digunakan untuk mensintesis ATP (adenosine triphosphate) dari fosfat dan ADP.
ATP adalah pembawa energi universal tubuh kita dan penting untuk berbagai reaksi. Karena dihasilkan di pompa proton, ia juga dikenal sebagai ATP sintase.

Keseimbangan rantai pernapasan

Produk akhir yang menentukan dari rantai pernapasan adalah ATP (adenine triphosphate), yang merupakan pembawa energi universal di dalam tubuh. ATP disintesis dengan bantuan gradien proton yang muncul selama rantai pernapasan. NADH + H + dan FADH2 memiliki efisiensi yang berbeda. NADH + H + dioksidasi kembali menjadi NAD + dalam rantai pernafasan di kompleks enzim pertama dan memompa total 10 proton ke dalam ruang antarmembran. Ketika FADH2 dioksidasi, hasilnya lebih rendah, karena hanya 6 proton yang diangkut ke dalam ruang antar membran. Ini karena FADH2 dimasukkan ke dalam rantai pernapasan di kompleks enzim kedua dan dengan demikian melewati kompleks pertama. Untuk mensintesis ATP, 4 proton harus mengalir melalui kompleks kelima.
Akibatnya, per NADH + H + 2,5 ATP (10/4 = 2,5) dan per FADH2 1,5 ATP (6/4 = 1,5) diproduksi.
Ketika molekul gula dipecah melalui glikolisis, siklus asam sitrat, dan rantai pernapasan, maksimum 32 ATP dapat dihasilkan, yang tersedia untuk organisme.

Peran apa yang dimainkan mitokondria?

Mitokondria adalah organel sel yang ditemukan pada organisme hewan dan tumbuhan. Berbagai proses energi terjadi di mitokondria, termasuk rantai pernapasan. Karena rantai pernapasan adalah proses yang menentukan untuk menghasilkan energi, mitokondria juga disebut "pembangkit tenaga sel". Mereka memiliki membran ganda, sehingga total dua ruang reaksi terpisah dibuat. Di dalamnya ada ruang matriks dan ruang antarmembran antara dua membran. Kedua ruang ini sangat penting untuk aliran rantai pernapasan. Hanya dengan cara ini gradien proton dapat dibangun, yang penting untuk sintesis ATP.

Baca lebih lanjut tentang topik dalam artikel ini: Struktur mitokondria

Apa yang dilakukan sianida dalam rantai pernapasan?

Sianida adalah racun berbahaya, termasuk senyawa hidrogen sianida. Mereka mampu menghentikan rantai pernapasan.
Secara khusus, sianida berikatan dengan besi kompleks keempat dari rantai pernapasan. Akibatnya, elektron tidak lagi dapat ditransfer ke oksigen molekuler. Akibatnya, seluruh rantai pernafasan tidak bisa lagi berjalan.
Akibatnya adalah kurangnya sumber energi ATP (adenosine triphosphate) dan yang disebut "mati lemas internal" terjadi. Gejala seperti muntah, tidak sadarkan diri, dan kram terjadi sangat cepat setelah keracunan sianida dan, jika tidak ditangani, dapat menyebabkan kematian yang cepat.

Apa yang dimaksud dengan cacat rantai pernapasan?

Cacat rantai pernapasan adalah penyakit metabolik langka yang sering muncul di masa kanak-kanak. Penyebabnya adalah perubahan informasi genetik (DNA). Fungsi mitokondria terbatas dan rantai pernapasan tidak berfungsi dengan baik. Ini terutama terlihat pada organ yang mengonsumsi banyak energi dalam bentuk ATP (adenosine triphosphate).
Gejala khasnya adalah, misalnya nyeri otot atau kelemahan otot.
Terapi untuk penyakit ini sulit dilakukan karena merupakan penyakit keturunan. Harus dipastikan bahwa ada pasokan energi yang cukup (misalnya melalui glukosa). Jika tidak, pengobatan simptomatik murni sesuai.