Atmungskette

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Schematische Darstellung der Atmungskette mit den Komplexen (I, II, III und IV), sowie der ATP-Synthase (Komplex V) in der inneren Membran der Mitochondrien. Oben: Einspeisung der Elektronen über den Komplex I durch Oxidation von NADH zu NAD+. Die Elektronen werden über Coenzym Q, zum Komplex III und weiter über Cytochrom c zum Komplex IV transportiert, wo sie Sauerstoff (O2) zu Wasser reduzieren. Unten: Einspeisung der Elektronen über den Komplex II durch Oxidation von Succinat zu Fumarat. Auch hier werden die Elektronen über Coenzym Q, zum Komplex III und weiter über Cytochrom c zum Komplex IV transportiert, wo sie Sauerstoff (O2) zu Wasser reduzieren.

Die Atmungskette ist ein Teil des Energiestoffwechsels der meisten Lebewesen. Einerseits wird mit dem Ausdruck Atmungskette ein Stoffwechselweg bezeichnet, nämlich eine Kette von nacheinander stattfindenden biochemischen Redoxreaktionen, die den Lebewesen zur Energiegewinnung dient, andererseits auch die Gesamtheit der an dem Stoffwechselweg teilnehmenden Proteinkomplexe.

Die Atmungskette, auch Elektronentransportphosphorylierung genannt, ist ein Spezialfall einer Elektronentransportkette und bildet zusammen mit der Chemiosmosis den Prozess der oxidativen Phosphorylierung.

Durch NADH, FMNH2 und FADH2 angelieferte Elektronen werden in einer Reihe von Redoxvorgängen auf ein Oxidationsmittel übertragen. So wird – insbesondere bei Eukaryoten – die exergonische Verbindung von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (1/2 O2) zu Wasser in Einzelschritte aufgeteilt. Anstelle einer unter Umständen explosionsartigen Wärmeentwicklung wird die freiwerdende Energie dazu genutzt, aus ADP und Phosphat die universelle „Energiewährung“ der Zelle, ATP, zu synthetisieren (oxidative Phosphorylierung). Die an die Wasserstoff- und Elektronenüberträger NADH und FADH2 gebundenen Elektronen und der daran gebundene Wasserstoff entstammen der Oxidation externer Elektronendonatoren, etwa – mittels des Citratzyklus – dem Abbau von Fettsäuren und der Glykolyse.

Bei Eukaryoten befindet sich die Atmungskette in der inneren Membran der Mitochondrien, bei Prokaryoten in der Zellmembran. Dort kommen auch andere Elektronendonatoren als Fette und Zucker sowie andere Elektronenakzeptoren als Sauerstoff vor.

Siehe auch

Literatur

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