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Lexikon der Chemie: Atmungskette

Atmungskette, eine in der inneren Mitochondrienmembran lokalisierte energieliefernde Reaktionskette bestehend aus Elektronencarriern, die Elektronen schrittweise auf molekularen Sauerstoff überträgt, wobei dieser zu H2O reduziert wird. In der A. wird die ansonsten explosionsartige Oxidation von H2 (Knallgasreaktion 2 H2 + O2 → 2 H2O) bei physiologischer Temperatur in energiefreisetzende Einzelschritte zerlegt (Atmungskettenphosphorylierung). Über Shuttle-Systeme werden cytosolische Reduktionsäquivalente NAD-abhängiger Dehydrierungen auf die mitochondriale NADH-Ubichinon-Oxidoreductase (Komplex I) übertragen, wobei die Reduktionsäquivalente von der FMN-enthaltenden NADH-Dehydrogenase über Fe-S-Zentren auf Ubichinon weitergeleitet werden, das dann die Elektronen auf Cytochrom b, der ersten Komponente der Ubichinon-Cytochrom c-Oxidoreductase (Komplex III) transferiert. Die Elektronen gelangen über weitere Fe-S-Zentren zum Cytochrom c, das diese auf die Cytochrom-c-Oxidase (Warburgsches Atmungsferment) weiterleitet. Dieses kupferhaltige Enzym besteht aus den Cytochromen a und a3, das die Elektronen sammelt und auf den Endakzeptor O2 überträgt. Eine weitere Eintrittsmöglichkeit von Reduktionsäquivalenten ist die Succinat-Dehydrogenase (Komplex II), ein FAD-enthaltendes Flavoprotein, das Elektronen über mehrere Fe-S-Zentren auf das Ubichinon weitertransportiert. Der Elektronenfluß durch die Multienzymkomplexe I, III und IV (Abb.) pumpt Protonen durch die innere Mitochondrienmembran, wobei der sich bildende Protonengradient die Energie zur Synthese von ATP (Atmungskettenphosphorylierung) liefert.



Atmungskette. Abb.: Elektronen- und Protonenfluß.

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