Definitie
De ademhalingsketen is een proces van energieproductie in onze lichaamscellen. Het is verbonden met de citraatcyclus en is de laatste stap in de afbraak van suiker, vetten en eiwitten De ademhalingsketen bevindt zich in het binnenmembraan van de mitochondria.
In de ademhalingsketen worden inmiddels gevormde reductie-equivalenten (NADH + H + en FADH2) weer geoxideerd (elektronen worden afgegeven), waardoor een protonengradiënt kan worden vastgesteld. Dit wordt uiteindelijk gebruikt om de universele energiedrager ATP (adenosinetrifosfaat) te vormen. Zuurstof is ook nodig om de ademhalingsketen volledig te laten lopen.
Volgorde van de ademhalingsketen
De ademhalingsketen is geïntegreerd in het binnenste mitochondriale membraan en bestaat uit in totaal vijf enzymcomplexen. Het volgt de citraatcyclus waarin de reductie-equivalenten NADH + H + en FADH2 worden gevormd. Deze reductie-equivalenten slaan ondertussen energie op en worden weer geoxideerd in de ademhalingsketen.
Dit proces vindt plaats bij de eerste twee enzymcomplexen van de ademhalingsketen. Complex 1: NADH + H + bereikt het eerste complex (NADH-ubiquinone oxidoreductase) en geeft twee elektronen af. Tegelijkertijd worden 4 protonen uit de matrixruimte in de intermembraanruimte gepompt.
Complex 2: FADH2 geeft zijn twee elektronen af bij het tweede enzymcomplex (succinaat-ubiquinon oxidoreductase), maar er komen geen protonen in de intermembrane ruimte. Complex 3: De vrijgekomen elektronen worden overgebracht naar het derde enzymcomplex (ubiquinone cytochroom c oxidoreductase), waar nog 2 protonen uit de matrixruimte naar de intermembraanruimte worden gepompt. Complex 4: Ten slotte bereiken de elektronen het vierde complex (cytochroom-c-oxidoreductase).
Hier worden de elektronen overgebracht naar zuurstof (O2), zodat met twee extra protonen water (H2O) wordt gevormd. Daarbij komen weer 2 protonen de intermembrane ruimte binnen. Complex 5: In totaal zijn er nu acht protonen uit de matrixruimte gepompt naar de intermembraanruimte.
De basisvoorwaarde voor de elektronentransportketen is de toenemende elektronegativiteit van het enzymcomplex. Dit betekent dat het vermogen van de enzymcomplexen om negatieve elektronen aan te trekken steeds sterker wordt. Naast het eerste eindproduct, water, werd door de ademhalingsketen een protongradiënt in de intermembraanruimte tot stand gebracht.
In deze ruimte wordt energie opgeslagen die wordt gebruikt om ATP (adenosinetrifosfaat) op te bouwen. Dit is de taak van het vijfde en laatste enzymcomplex (ATP-synthase). Het vijfde complex overspant het mitochondriale membraan als een tunnel.
Door deze tunnel, aangedreven door het concentratieverschil, stromen de protonen terug in de matrixruimte. Op deze manier worden ADP (adenosinedifosfaat) en anorganisch fosfaat omgezet in ATP, dat beschikbaar is voor het hele organisme. De protonpomp is het vijfde en laatste enzymcomplex van de ademhalingsketen.
Hierdoor stromen de protonen vanuit de intermembraanruimte terug in de matrixruimte. Dit wordt alleen mogelijk gemaakt door het eerder vastgestelde verschil in concentratie tussen de twee reactieruimten. De energie die is opgeslagen in de protongradiënt wordt gebruikt om ATP (adenosinetrifosfaat) te synthetiseren uit fosfaat en ADP. ATP is de universele energiedrager van ons lichaam en is essentieel voor een groot aantal reacties. Omdat het wordt gegenereerd bij de protonpomp, wordt dit ook wel ATP-synthase genoemd.
