I biokjemi kalles begrepet respirasjonskjede en elektrontransportkjede som utfører oksidasjon av reduserte koenzymer som følge av nedbrytningen av organiske eller mineralforbindelser . Disse koenzymer er spesielt NADH og Q 10 H 2produsert i mitokondriene ved Krebs-syklusen og ved β-oksidasjon av fettsyrer . Respiratoriske kjedene består av membranenzymer og elektron transportører - cytokromer , kinoner , flavoproteins - organisert rundt plasmamembranen i prokaryoter og mitokondrielle rygger av den indre mitokondrie-membran i eukaryoter .
Åndedrettskjeden av eukaryoter er grundig undersøkt. Den består i hovedsak av fire proteinkomplekser nummerert fra I til IV . Elektronene med høyt overføringspotensiale for NADH kommer inn på nivået av NADH dehydrogenase , eller kompleks I , for å gi tilbake NAD + , mens de av succinat kommer inn på nivået av succinatdehydrogenase , eller kompleks II , for å gi fumarat . Et tredje inngangspunkt eksisterer på nivået av ETF-dehydrogenase for elektroner fra elektronoverførende flavoproteiner (ETFer). I alle tre tilfeller kommer elektronene fra mitokondrie-matrisen og overføres til koenzym Q 10til skjema ubiquinol Q 10 H 2, Lipo- , som diffunderer inn i det ytterste lipid bilaget som utgjør den indre mitokondrie-membran. Deretter koenzym Q - cytokrom c reduktase , eller komplekse III , overfører elektronene i Q 10 H 2til cytokrom c i intermembranområdet, og cytokrom c oksidase , eller kompleks IV , overfører elektroner fra fire cytokromer c redusert til et oksygenmolekyl O 2for å danne to molekyler vann H 2 O.
Bevegelsen av elektroner langs en luftveiskjede genererer en konsentrasjonsgradient av protoner gjennom den biologiske membranen når den finner sted. I eukaryoter pumpes protoner på nivået av kompleksene I , III og IV . Den elektrokjemisk gradient resulterende lagrer energi som frigjøres ved oksydasjonen av den respiratoriske kjeden og gjør det mulig senere å fosforylere den ADP til ATP ved chemiosmotic kobling med ATP-syntaser som en del av en generell prosess som kalles oksidativ fosforylering .
Åndedrettskjeden sørger for transport av både protoner og elektroner . Sistnevnte sirkulerer fra givere til elektronakseptorer, mens protonene sirkulerer gjennom membranen . Disse prosessene bruker overføringsmolekyler, hvorav noen er løselige mens andre er bundet til proteiner . I mitokondrier overføres elektroner til mitokondriell intermembranrom av cytokrom c , et lite vannløselig protein som overfører ett elektron per molekyl. Kun elektronene transporteres via cytokrom og elektronoverføring fra eller til proteinet involvere oksydasjon og reduksjon av et atom av jern som ligger i en gruppe heme er bundet cytokrom. Noen bakterier inneholder også cytokrom c , der den er lokalisert i det periplasmatiske rommet .
I den indre mitokondrielle membranen transporteres elektroner av ubiquinoner , hvis hovedform hos pattedyr er koenzym Q 10 . Dette er en fettløselig elektron- og protontransportør som involverer en redoks- syklus . Denne lille benzokinon er veldig hydrofob , noe som gjør at den kan diffundere inne i membranen. Når koenzym Q- 10 aksepterer to elektroner og to protoner, gir det ubiquinol Q 10 H 2, som er den reduserte formen; sistnevnte er i stand til å frigjøre to elektroner og to protoner for å gjenopprette koenzym Q 10 , som er dets oksyderte form. Derfor, hvis to enzymer er anordnet slik at koenzym Q- 10 reduseres på den ene siden av membranen og ubiquinol Q 10 H 2enten oksidert på den andre, fungerer ubiquinon som en skyttel som transporterer protoner over membranen. Noen bakterielle respirasjonskjeder bruker forskjellige kinoner , som menakinon , i tillegg til ubikinon .
På proteinnivået, elektroner sirkulere gjennom en serie av kofaktorer : flavins , jern-svovel-proteiner og cytokromer . Det finnes flere typer jern-svovelsentre . Den enkleste av de som er tilstede i elektronoverføringskjeder er dannet av to jernatomer bundet til to svovelatomer; dette er klyngene [2Fe - 2S]. Den andre varianten av jern-svovelsenter kalles [4Fe - 4S] og inneholder en terning som består av fire jernatomer og fire svovelatomer. Hvert jernatom slike klynger er koordinert til sidekjeden til en rest av aminosyrer , vanligvis ved svovelatomet til en rest av cystein . Metall -ion- kofaktorer gjennomgå reaksjoner uten festing eller frigjøring av protoner i elektrontransportkjeden de er involvert bare i transport av elektroner gjennom proteiner. Elektroner kan reise ganske store avstander, hoppe trinn for trinn langs kjeder av slike medfaktorer. Denne mekanismen involverer tunneleffekten , som er effektiv over avstander mindre enn 1,4 nm .
De fleste celler fra eukaryote , har mitokondrier , som produserer ATP fra produktene av metabolske baner som Krebs syklus , den β-oksidering , eller degradering av aminosyrer . I den indre mitokondrie-membran , elektroner fra NADH og succinat sirkulere gjennom respirasjonskjeden inntil de reduserer en oksygenmolekyl O toSom frigir et molekyl vann H 2 O. Hver elektrondonor i luftveiskjeden overfører elektronene til en akseptor som er mer elektronegativ enn seg selv i en kaskade av reaksjoner som ender med reduksjon av oksygen, den mest elektronegative av elektronakseptorene i luftveiskjeden.
Overføring av elektroner mellom en donor og en akseptor mer elektronegative frigjør energi, som brukes til å pumpe protoner ut av den mitokondrielle matriks , som frembringer et proton konsentrasjonsgradient , og derfor en elektrokjemisk gradient , over membranen. Indre mitokondrie. Denne elektrokjemiske gradienten blir deretter brukt av ATP-syntase for å produsere ATP : respirasjonskjeden og fosforylering av ADP til ATP sies å være koblet av kjemiosmose ved hjelp av en konsentrasjonsgradient av H + -ioner gjennom den indre membranen i mitokondriene.
Kompleks | Åndedretts enzym | Redox-par | Standard potensial |
---|---|---|---|
Jeg | NADH dehydrogenase | NAD + / NADH | −0,32 V |
II | Succinatdehydrogenase | FMN eller FAD / FMNH 2eller FADH 2 | −0,20 V |
III | Cytokrom c reduktase | Koenzym Q 10 okse/ Q 10 H 2 | 0,06 V |
Cytokrom b okse/ Cytokrom b rød | 0,12 V | ||
IV | Cytokrom c oksidase | Cytokrom c okse/ Cytokrom c rød | 0,22 V |
Cytokrom en okse/ Cytochrome en rød | 0,29 V | ||
O 2/ HO - | 0,82 V | ||
Forhold: pH = 7 |
Den NADH dehydrogenase ( EC ), også kjent som kompleks I , er det første enzymet av cellulær respirasjon. Det er et veldig stort protein som i pattedyr har 46 underenheter og en masse på ca. 1000 kDa . Detaljene i strukturen ble bestemt fra Thermus thermophilus (en) . I de fleste organismer har den en form som omtrent minner om en støvel. De gener som koder for dette proteinet er funnet både i kjernen og i det mitokondrielle genomet , slik tilfellet er med mange mitokondrielle enzymer.
Kompleks I katalyserer reduksjonen av koenzym Q 10, En lipo- ubikinon til stede i den indre mitokondrie-membran , av de to elektroner med høy overføring potensialet av NADH for å gi ubiquinol eller Q 10 H 2 :
NADH + koenzym Q 10+ 5 H + matrise → NAD + + Q 10 H 2+ 4 H + intermembran .Den initiering av reaksjonen, og faktisk i hele elektrontransportkjeden , foregår med bindingen av et molekyl NADH til kompleks I og overføring av to elektroner fra det første til en FNM prostetisk gruppe fra den andre. Elektronene til FNMH 2sirkulerer deretter gjennom en serie jern-svovelsentre , begge av typen [2Fe-2S] og [4Fe-4S].
Når elektroner flyter gjennom kompleks I , pumpes fire protoner ut av mitokondrie-matrisen til intermembranrommet gjennom den indre membranen . Den nøyaktige mekanismen for denne prosessen forblir uklar, men det ser ut til å involvere konformasjonsendringer i I- komplekset som fører til bindende protoner på N- siden av membranen for å frigjøre dem på P- siden . Elektronene blir til slutt donert av kjeden av jern-svovelsentre til et ubiquinonmolekyl ( koenzym Q 10) i membranen. Dannelsen av ubiquinol (Q 10 H 2) bidrar også til generering av protonkonsentrasjonsgradienten over den indre membranen i den grad de to protonene som er nødvendige for denne reaksjonen kommer fra mitokondrie matrisen.
Den suksinat-dehydrogenase ( EC ), også kjent som kompleks II er den andre inntakspunktet for de elektroner i respirasjonskjeden. Dette enzymet har det spesielle å tilhøre både Krebs-syklusen og luftveiskjeden. Den består av fire underenheter og flere kofaktorer : FAD , jern-svovelsentre og en hemgruppe som ikke deltar i overføring av elektroner til koenzym Q 10men vil spille en viktig rolle i å begrense produksjonen av reaktive oksygenderivater . Det katalyserer den oksydasjon av succinat til fumarat og den reduksjon av koenzym Q 10. Denne reaksjonen frigjør mindre energi enn oksidasjonen av NADH , så kompleks II bidrar ikke til genereringen av protonkonsentrasjonsgradienten.
Succinat + koenzym Q 10→ fumarat + Q 10 H 2.I noen eukaryoter slik som parasittisk orm Ascaris suum (i) , et enzym som ligner kompleks II , den fumarat reduktase menakinon , katalyserer den reverse reaksjonen for å redusere fumarat oksidant ubiquinol, noe som gjør det mulig for parasitten å overleve i det anaerobe miljø av den store tarmen etter gjennomføre oksidativ fosforylering med fumarat som elektronakseptor. Den malariaparasitten , Plasmodium falciparum , bruker kompleks II i revers for å regenerere ubiquinol som en del av pyrimidin -biosyntese .
Den elektron-overføring-flavoprotein-dehydrogenase ( EC ) er et tredje inngangspunkt av elektroner i respirasjonskjeden. Det er et enzym som er i stand til ved hjelp av elektroner fra flavoproteins - den elektronoverførende flavoproteins (etf) - fra den mitokondrielle matriks for å redusere den koenzym Q 10. Dette enzymet inneholder en flavin og en [4Fe-4S] klynge, men i motsetning til andre respirasjonskomplekser er den bundet til overflaten av den indre mitokondriale membranen og krysser ikke lipid dobbeltlaget . Den standardpotensial av redoksparet etf oksydert / etf redusert er -0,197 V i Methylophilus methylotrophus , en bakterie metylotrof (en) .
Redusert ETF + koenzym Q 10→ oksydert etf + Q 10 H 2.Dette enzymet er viktig hos pattedyr fordi det tillater elektroner som skyldes oksidasjon av fettsyrer , aminosyrer eller til og med kolin , å komme inn i luftveiskjeden fra mange acetyl-CoA- dehydrogenaser . Det spiller også en viktig rolle i planter i metabolske responser på perioder med langvarig mørke.
Den koenzym Q-cytokrom c reduktase ( EC ) er også kjent som kompleks III eller Cytokrom kompleks bc 1 . I pattedyr , er det en dimer av to komplekser som hver er dannet av 11 underenheter , en klynge [2Fe-2S] og tre cytokromer : en cytokrom c 1 og to cytokrom b . Et cytokrom er en rekke elektronoverføringsproteiner som inneholder minst en hemgruppe . Den atom av jern i de komplekse III svinger mellom den oksydasjonstilstand +2 (jern) og oksidasjonstilstand +3 (ferri) for bevegelse av elektroner gjennom proteinet.
Kompleks III katalyserer den oksydasjon av et molekyl av ubiquinol Q 10 H 2og reduksjon av to cytokrom c- molekyler . I motsetning til koenzym Q 10, som bærer to elektroner per molekyl, bærer cytokrom c bare ett elektron per molekyl.
Q 10 H 2+ 2 oksidert cytokrom c + 2 H + matrise → koenzym Q 10+ 2 redusert cytokrom c + 4 H + intermembran .Siden bare ett elektron kan overføres fra en Q 10 H 2donor til en akseptor cytokrom c hver gang, den reaksjonsmekanismen av komplekset III er mer subtil enn for andre respiratoriske komplekser og finner sted i to trinn som danner det som kalles Q syklus :
To protoner som injiseres i intermembranrommet i hver av de to trinn av Q syklus, som bidrar til frembringelse av et proton konsentrasjons-gradient tvers over den indre mitokondrie-membran. Denne komplekse totrinnsmekanismen gjør det mulig å injisere fire protoner i intermembranrommet per molekyl av Q 10 H2 .oksydert, mens bare to protoner ville være hvis Q 10 H 2ga direkte sine to elektroner til to cytokromer c .
Den cytokrom c oksidase ( EC ), også kjent som kompleks IV er det protein som slutter den mitokondrielle respirasjonskjeden. I pattedyr , og strukturen av dette enzymet er meget komplisert: Det består av 13 subenheter , to hemegrupper og flere kofaktorer som inneholder metallioner , nærmere bestemt tre av kobber , en av magnesium og ett av sink .
Dette enzymet katalyserer overføringen av elektroner til et oksygenmolekyl O 2mens du pumper protoner gjennom den indre mitokondrie-membranen . To vannmolekyler H 2 Oer dannet ved redusert oksygenmolekyl, mens fire protoner drives ut til den mitokondrielle intermembran plass , noe som bidrar til generering av proton konsentrasjonsgradienten over den indre membran:
4 redusert cytokrom c + O 2+ 8 H + matrise → 4 oksydert cytokrom c + 2 H 2 O+ 4 H + intermembran .Mange eukaryoter har en annen luftveiskjede enn pattedyrene beskrevet ovenfor. For eksempel har planter NADH-oksidaser som oksyderer NADH i cytosolen i stedet for i mitokondrie-matrisen ved å overføre de tilsvarende elektronene til ubiquinoner . Men disse cytosolic enzymene ikke delta i frembringelsen av den proton konsentrasjonsgradienten over den indre mitokondrie-membran .
Et annet eksempel på et divergerende respiratorisk enzym er alternativ oksidase ( AOX ), eller ikke-elektrogen ubiquinoloksidase , som finnes i planter, sopp , protister og muligens også hos noen dyr . Dette enzymet overfører elektroner direkte fra ubiquinol til oksygen.
Åndedrettskjeder som involverer disse alternative oksidaser, viser et lavere utbytte av ATP enn den komplette respirasjonskjeden til pattedyr. Fordelene med disse forkortede kjedene er ikke helt forstått. Imidlertid produseres den alternative oksidasen som respons på stress slik som kulde, tilstedeværelsen av reaktive oksygenderivater og smittsomme midler , så vel som andre faktorer som hemmer den komplette respirasjonskjeden. Alternative luftveiskjeder kan således bidra til organismenes motstand mot oksidativt stress .
De forskjellige kompleksene i luftveiskjeden ble opprinnelig vist å diffundere fritt og uavhengig av hverandre i den indre mitokondriale membranen . Når observasjoner og data akkumuleres, blir det imidlertid stadig tydeligere at respirasjonskomplekser har en tendens til å organisere seg i membraner i store supramolekylære strukturer som kalles superkomplekser eller " respirasomer ". Imidlertid bekrefter ikke alle eksperimentelle studier observasjonen av superkomplekser, slik at deres tilstedeværelse i membranene ikke er systematisk.
I respirasomer organiserer komplekser seg i sett med interagerende enzymer . Disse assosiasjonene kan handle ved å kanalisere strømmen av substrater mellom suksessive komplekser, noe som vil optimalisere effektiviteten av elektronoverføringer mellom de forskjellige proteinene som utgjør dem. Hos pattedyr vil noen komplekser være mer representert enn andre innen disse settene av superkomplekser, noen data antyder et forhold mellom de fem komponentene av oksidativ fosforylering I / II / III / IV / V (hvor V representerer ATP-syntase ) på omtrent 1: 1 : 3: 7: 4.
I motsetning til eukaryoter , hvis elektrontransportkjeden er svært like, bakterier besitte et bredt utvalg av elektronoverføring- enzymer , noe som også anvender en rekke forskjellige substrater . Elektrontransporten av prokaryoter - bakterier og archaea - deler imidlertid med eukaryoter det faktum at de bruker energien som frigjøres under oksydasjonen av substrater for å pumpe ioner gjennom en membran og produsere en elektrokjemisk gradient over denne membranen. Hos bakterier forstås respirasjonskjeden til Escherichia coli best, mens den for archaea forblir dårlig forstått.
Hovedforskjellen mellom luftveiene til prokaryoter og eukaryoter er at bakterier og arkeaer bruker et bredt utvalg av stoffer som elektrondonorer og -akseptorer. Dette gjør at prokaryoter kan vokse under mange forskjellige miljøforhold. I Escherichia coli kan for eksempel respirasjonskjeden være arbeidet til et stort antall oksidasjons- / reduksjonspar , hvorav tabellen nedenfor viser deres standardpotensial ; sistnevnte måler energien som frigjøres når et stoff oksyderes eller reduseres, og reduserer midler som har et negativt potensial mens oksidanter har et positivt potensial.
Åndedretts enzym | Redox-par | Standard potensial |
---|---|---|
Formiat dehydrogenase | HOCOO - / HCOO - | −0,43 V |
Hydrogenase | H + / H 2 | −0,42 V |
NADH dehydrogenase | NAD + / NADH | −0,32 V |
Glyserol-3-fosfatdehydrogenase | DHAP / Gly-3-P | −0,19 V |
Pyruvat oksidase | Acetat + CO 2/ Pyruvat | ? |
Laktatdehydrogenase | Pyruvat / laktat | −0,19 V |
D- aminosyre dehydrogenase | α-ketosyre + NH 3/ Aminosyre D | ? |
Glukose dehydrogenase | Glukonat / glukose | −0,14 V |
Succinatdehydrogenase Fumaratreduktase (omvendt retning) |
Fumarat / Succinat | 0,03 V |
Trimetylamin N- oksidreduktase | TMAO / TMA | 0,13 V |
DMSO-reduktase | (CH 3 ) 2 S = O/ (CH 3 ) 2 S | 0,16 V |
Nitrittreduktase | NO 2 -/ NH 3 | 0,36 V |
Nitratreduktase | NO 3 -/ NO 2 - | 0,42 V |
Ubiquinol oksidase | O 2/ H 2 O | 0,82 V |
Som vist i denne tabellen kan E. coli vokse i nærvær av reduksjonsmidler som formiat , hydrogen eller laktat som elektrondonorer, og oksidanter som nitrat , dimetylsulfoksid (DMSO) eller oksygen. Som elektronakseptorer. Jo større forskjell mellom oksidantens standardpotensial og reduksjonsmiddel, desto større frigjøres energi. Blant disse forbindelsene er suksinat / fumarat- redoks-paret uvanlig i den grad dets standardpotensial er nær null. Succinat kan således oksyderes til fumarat i nærvær av en sterk oksidant som oksygen, mens fumarat kan reduseres til succinat i nærvær av et sterkt reduksjonsmiddel slik som formiat. Disse alternative reaksjonene katalyseres henholdsvis av succinatdehydrogenase og fumaratreduktase .
Noen prokaryoter bruker redoks-par som bare har en liten forskjell i standardpotensial. Dermed oksyderer nitrifiserende bakterier som Nitrobacter nitritt til nitrat ved å gi opp elektronene til oksygen. Den lille mengden energi som frigjøres ved denne reaksjonen er tilstrekkelig til å pumpe protoner og syntetisere ATP , men er ikke tilstrekkelig til å direkte produsere NADH eller NADPH for biosyntese ( anabolisme ). Dette problemet løses ved å bruke en nitrittreduktase som genererer tilstrekkelig protonmotivkraft til å reversere en del av elektrontransportkjeden slik at kompleks I produserer NADH.
Prokaryoter kontrollerer bruken av elektrondonorer og akseptorer ved å justere biosyntese av enzymer i henhold til svingninger i miljøforhold. Denne fleksibiliteten er mulig av det faktum at de forskjellige oksidaser og reduktaser bruker den samme poolen av ubiquinoner . Dette gjør at mange kombinasjoner av enzymer kan samarbeide ved å bytte ubiquinol . Disse luftveiskjedene har derfor en modulær natur dannet av grupper av lett utskiftbare enzymer.
I tillegg til dette metabolske mangfoldet har prokaryoter også et sett med isoenzymer , det vil si forskjellige proteiner som katalyserer den samme kjemiske reaksjonen. Det er altså to ubiquinoloksidaser som bruker oksygen som elektronakseptor: under et sterkt aerobt miljø bruker cellen en oksidase som har lav affinitet for oksygen som kan transportere to protoner per elektron, mens, hvis mediet har en tendens til å bli anaerob , det samme celle bruker en oksidase som bare kan transportere ett proton per elektron, men som har en høyere affinitet for oksygen.
Den molekylært oksygen O toer en sterk oksidasjonsmiddel , noe som gjør den til en utmerket endelig elektronakseptor. Imidlertid innebærer reduksjonen av oksygen potensielt farlige mellomprodukter . Selv om overføring av fire protoner og fire elektroner til et O 2- molekylfrembringer et molekyl vann H 2 O, Som er ufarlig og til og med fordelaktig for alle kjente former for liv, overføring av ett eller to elektroner frembringer henholdsvis den superoksid ion O to• - og peroksyd ion O to2– , som er veldig reaktive og derfor farlige for de fleste levende ting. Disse reaktive former av oksygen , samt deres derivater slik som den hydroksyl- radikal HO • , er meget skadelig for cellene, fordi de oksiderer proteiner og forårsake genetiske mutasjoner ved å endre DNA . Akkumuleringen av disse degraderinger i cellene kan bidra til utseendet av sykdommer og ville være en av årsakene til begynnende alderdom ( aldring ).
Den cytokrom c oksidase kata meget effektivt å redusere oksygen til vann, og frigjør bare en meget liten mengde av delvis reduserte mellomprodukter. Imidlertid produseres fortsatt små mengder superoksid- og peroksidioner av elektrontransportkjeden . Reduksjon av koenzym Q 10av kompleks III spiller i denne forbindelse en viktig rolle, fordi det danner en fri radikal semiquinone som reaksjonsmellomprodukt . Denne ustabile kjemiske arten vil sannsynligvis lekke elektroner direkte på oksygen for å danne superoksydionen O 2.• - . Siden produksjonen av reaktive oksygenderivater av respirasjonskjeden øker med membranpotensial , antas det at mitokondrier regulerer deres aktivitet for å opprettholde membranpotensialet innenfor et smalt område som optimaliserer produksjonen av ATP samtidig som produksjonen av reaktive oksygenderivater minimeres. Oksidantene kan således aktivere frakoplingsproteiner som vil redusere membranpotensialet.
For å motvirke de skadelige effektene av disse reaktive oksygenderivatene, inneholder celler mange antioksidantsystemer , inkludert antioksidant vitaminer som vitamin C og vitamin E , og antioksidant enzymer som superoksyd dismutase , katalase og peroksidaser .
Flere kjente medisiner og toksiner er hemmere av luftveiene. Selv om hvert av disse toksinene bare hemmer ett enzym i elektrontransportkjeden , sperres det å hindre et hvilket som helst trinn i denne kjeden hele prosessen.
Kompleks | Inhibitor | bruk | Virkningsmåte på luftveiskjeden |
---|---|---|---|
Jeg | Rotenon | Pesticid | Blokkerer overføring av elektroner fra kompleks I til koenzym Q 10ved å blokkere ubiquinonbindingsstedet . |
II |
Malonate oxaloacetate SDHI |
Giftstoffer | De er konkurransedyktige hemmere av succinatdehydrogenase ( kompleks II ). |
III | Antimycin A. | Fiskemord | Det binder seg til Qi-stedet av koenzym Q-cytokrom c- reduktase , som blokkerer oksidasjonen av ubiquinol . |
IV |
CN - CO N 3- H 2 S |
Giftstoffer | Inhiber respirasjonskjeden ved å binde sterkere enn oksygen til Fe - Cu sentrum av cytokrom c oksidase , og forhindre reduksjon av oksygen. |
Siden respirasjonskjeden arbeider hånd i hånd med den fosforylering av ADP til ATP av ATP syntase som en del av den samlede prosess med oksydativ fosforylering , kan denne kjeden også blokkeres ved å stoppe tilbakeløps av protoner tilbake til kroppen. Mitokondrielle matriks : denne er hva skjer når ATP-syntase inhiberes av oligomycin ; den protonpumper dermed bli ute av stand til å utvise protoner ut av matrisen når elektronene strømme gjennom respirasjonskjeden fordi den konsentrasjonsgradient av protoner blir for høy gjennom membranen, slik at de ikke lenger kan telleren elektrokjemisk gradient . Den NADH opphører å bli oksidert til NAD + , og Krebs syklus stopper i sin tur løp i fravær av en tilstrekkelig konsentrasjon av NAD + .
Mål | Forbindelse | bruk | Indirekte virkningsmåte gjennom kjemiosmotisk kobling med ATP-syntase |
---|---|---|---|
ATP-syntase | Oligomycin | Antibiotika | Inhiberer ATP-syntase ved å blokkere strømmen av protoner inn i F O -regionen , som i sin tur blokkerer all membran protonpumper ( kompleks I , kompleks III , og komplekse IV ) på grunn av overdreven økning i elektrokjemisk gradient . |
Innvendig membran |
Karbonylcyanid m- klorfenylhydrazon 2,4-dinitrofenol |
Gift , vekttap | Dette er ionoforer som bryter konsentrasjonsgradienten ved å la protonene diffundere fritt over den indre mitokondrie-membranen . |
Ikke alle oksidative fosforyleringshemmere er imidlertid giftstoffer . I brunt adiposevev , avkoplingskondensatorer proteiner regulerer diffusjon av protoner gjennom den indre mitokondrie-membran , som har effekten av å frakople elektrontransportkjeden - funksjon som ikke endres - fra produksjon av ATP . Dette ukoplet åndedrett har effekten med å frembringe varme i stedet for ATP, som spiller en viktig rolle i termoregulering , spesielt i vinterdvale dyr , selv om disse proteinene kan også ha en mer generell funksjon av cellespenningsrespons .