Direkt zum Inhalt

Kompaktlexikon der Biologie: chemiosmotische Theorie

chemiosmotische Theorie, Mitchell-Theorie, eine von P.D. Mitchell 1961 aufgestellte Theorie zur Erklärung des Mechanismus der Kopplung von Redoxreaktion und Phosphorylierung in der mitochondrialen Atmungskette. Parallel zum Elektronentransport in der Atmungskette wird durch die Wirkung der drei Protonenpumpen ein Protonengradient aufgebaut, aus dem ein pH-Gradient zwischen Matrixraum (basisch) und Zwischenmembranraum (sauer) resultiert. Durch die gleichzeitige Ladungsverschiebung entsteht ein Membranpotenzial, bei dem die Innenseite der Membran negativ und die Außenseite positiv geladen ist. Der pH-Gradient und das Membranpotenzial erzeugen die protonenmotorische Kraft, in der die freie Energie der Redoxreaktion gespeichert ist. Durch den kontrollierten Rückfluss der Protonen in die Mitochondrienmembran, der durch die membrangebundene ATP-Synthase, eine ATPase, gewährleistet wird, kann die in der protonenmotorischen Kraft gespeicherte Energie der Oxidation für die Synthese von ATP (Adenosinphosphate) genutzt werden.

Die bakterielle Elektronentransportphosphorylierung funktioniert ebenfalls nach diesem Prinzip. Die ATP-Synthase kann auch als ATPase fungieren und so mit der Energie aus der Hydroloyse von ATP einen Protonengradienten erzeugen. Auf diese Weise können z.B. strikt gärende Bakterien, die keine Elektronentransportphosphorylierung durchführen können, einen Protonengradienten für die Geißelbewegung oder für Transportprozesse erzeugen. Die Kopplung eines Protonengradienten mit der Synthese/Hydrolyse von ATP spielt u.a. auch bei der Fotophosphorylierung, bei der Wärmeerzeugung oder auch bei der Erzeugung von NADPH für Biosynthesen eine Rolle.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

Partnerinhalte