Atmungskette
Übersicht
Biologie
Definition
- Bezeichnung für ein bei Eukaryonten in
den Mitochondrien, bei Prokaryonten
in der Zellmembran, lokalisiertes Multienzymsystem, das
hintereinandergeschaltete Redoxsysteme katalysiert, die durch Wasserstoff-
und Elektronenübertragung Substrat-H2 mit O2 zu Wasser
oxidieren.
Bemerkungen
- Die stark exergonen Reaktionen der Atmungskette liefern Energie, die in
Form von ATP gespeichert wird
(oxidative Phosphorylierung).
- Komponenten der Atmungskette sind die beweglichen Elektronentransporter
Ubichinon und Cytochrom c sowie fünf Enzymkomplexe mit einer Reihe
verschiedener Redoxcoenzyme, die in der inneren Mitochondrienmembran fixiert
sind und eine Elektronentransportkette bilden:
- NADH-Dehydrogenase (Komplex I)
- Die Elektronenübertragung von NADH auf Ubichinon ist der erste
Schritt der Atmungskette.
- Die Elektronen von FADH2 werden erst später
eingeschleust und liefern daher nur 2 Moleküle ATP.
- Succinatdehydrogenase (Komplex II)
- Ubihydrochinon-Cytochrom-c-Reduktase (Komplex III)
- Cytochromoxidase (Komplex
IV)
- H+-transportierende ATP-Synthase (Komplex V).
- Die in den Einzelschritten frei werdende Energie wird für einen Transport
von Protonen von der Mitochondrienmatrix auf die zytoplasmatische Seite der
Mitochondrienmembran verwendet (durch die Komplexe I, III, IV), was zum
Aufbau eines Protonengradienten führt, der schließlich die Energie zur
ATP-Synthese durch Komplex V liefert (energetische Koppelung).
- Funktionell ist Atmungskette eng mit dem Citrat-Zyklus
und der Lipolyse verbunden, die
Reduktionsäquivalente in Form von NADH und FADH2 liefern.
- Die gebildete ATP-Menge kann durch den P/O-Quotienten angegeben werden
(gibt die Anzahl der Phosphat-Ionen an, die pro Sauerstoffatom in ATP
eingebaut werden).
- Für Atmungssubstrate, die über NADH eingeschleust werden, ist der
P/O-Quotient 3.
- Für Substrate, die durch Flavinnucleotid-Enzyme oxidiert werden, liegt
ein Quotient von 2 vor.
- Einige Substanzen führen zur Entkoppelung des Elektronentransports, von
der ATP-Synthese; somit entsteht lediglich Wärme. Beispiele für solche
Substanzen sind Dinitrophenol, Dicumarol,
evtl. auch Thyroxin.
- Toxische Hemmstoffe der Atmungskette sind v.a. Zyanide und Schwefelwasserstoff,
die die Cytochromoxidase
blockieren.
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