Respirasjonskjeden, alle prosesser i organismen som gjør oksygen tilgjengelig for cellenes stoffskifte og som fjerner karbondioksid. Respirasjonskjeden er et enzymsystem som produserer energi og forbruker oksygen i cellene.

I den cellulære respirasjonen oksideres, eller forbrennes, molekyler fra næringsstoffene, som f.eks. glukose, til karbondioksid og vann. Oksidasjonen består imidlertid av mange reaksjonstrinn hvor oksygen ikke inngår. En mer generell definisjon av oksidasjon er derfor en reaksjon der elektroner avgis, mens reduksjon er en reaksjon der elektroner tilføres. Når elektroner passerer fra en substans til en annen, vil givermolekylene bli oksidert, og mottakermolekylene redusert fordi de tilføres en negativ elektrisk ladning. Siden elektroner har energi, vil elektronoverføringer gjennom slike reduksjons-/oksidasjonsreaksjoner, eller redoksreaksjoner, være en viktig form for kontrollert energioverføring i levende organismer. Energien i næringsstoffene omgjøres gjennom denne energioverføringen til den felles intracellulære «energivalutaen», adenosintrifosfat, ATP.

Glukose gjennomgår en forberedende nedbrytningsprosess gjennom flere reaksjonstrinn, glykolyse, som har aktivert eddiksyre som sluttprodukt, dvs. eddiksyre bundet til koenzym A. Nedbrytning av fettsyrer fører til samme mellomprodukt. Aktivert eddiksyre inngår deretter i en kjede av stoffskifteprodukter som kalles Krebs' syklus (sitronsyresyklus). Produkter fra Krebs' syklus, NADH og FADH2, blir deretter oksidert gjennom respirasjonskjeden. H er kjemisk symbol for hydrogen. Hydrogenmolekylene blir spaltet til protoner, som har positiv ladning, og til elektroner, som har like stor, men negativ ladning. Respirasjonskjeden foregår på innermembranen i cellenes mitokondrier. Her er det en ordnet sekvens av elektrontransportmolekyler, blant disse de såkalte cytokrommolekyler, som sørger for at oksidasjonen skjer gjennom ordnede redoksreaksjoner. Hvert trinn medfører en elektronoverføring inntil det siste trinnet hvor oksygen er den finale elektronreseptoren. De protoner som dannes, pumpes inn i rommet mellom de to mitokondriemembranene, mot en økende konsentrasjonsgradient. Her blir det en høy hydrogenionekonsentrasjon, det vil si en lav pH. Forskjellen i syrekonsentrasjon mellom de to sider av mitokondriemembranen representerer lagret energi. Denne energien utnyttes til oksidativ fosforylering med dannelse av ATP-molekyler. Hvordan det skjer, er ikke kjent i alle detaljer. Generelt kan man si at hvis hydrogenioner skal unnslippe, kan de bare passere gjennom membrankanaler som inneholder enzymkomplekset ATP-syntetase, som katalyserer produksjon av ATP fra adenosindifosfat, ADP, og fosfat (P). For hvert molekyl glukose som metaboliseres, gjennom glykolysen, Krebs' syklus og respirasjonskjeden, blir det produsert 36 ATP-molekyler.

Omfanget av den cellulære respirasjonen kontrolleres av tilgjengeligheten av ADP og behovet for ATP til cellenes kjemiske og mekaniske aktiviteter. Som forbrenningsmotor har mennesket en nytteeffekt på ca. 40 %. Den resterende delen av energiomformingen i cellene går til varmeutvikling. Se også arbeid, energi.

Respirasjonskjeden kan hemmes av elektrontransportblokkere, f.eks. rotenon, som brukes til å utrydde fisk og andre dyr i parasittinfiserte elver og vann. En annen gift, blåsyre, blokkerer utnyttelsen av oksygen ved å hemme det siste av cytokromene i respirasjonskjeden. Andre giftstoffer kan virke ved å redusere konsentrasjonen av hydrogenioner inne i mitokondriene. De øker oksygenforbruket uten at det dannes mer ATP; det produseres varme i stedet.

Foreslå endring

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.