Atmungskette

Atmungskette, Kette von enzymatisch gesteuerten Redoxreaktionen in den Mitochondrien lebender Zellen, die dem Energiegewinn unter Sauerstoffverbrauch dient.

Dabei wird einem Nährstoff (Wasserstoffdonator) Wasserstoff entzogen und einem Wasserstoffempfänger (-akzeptor) übergeben. Der wichtigste Akzeptor ist Nicotin-amid-adenin-dinucleotid (NAD). Dadurch entsteht NADH + H⁺, das den Wasserstoff über die NADH-Dehydrogenase an Flavinmononucleotid weitergibt. Dieses tritt den Wasserstoff wieder ab, und es entsteht Ubihydrochinon. Durch eine Reduktase werden im Verlauf jeder Atmungskette an dieser Stelle zwei positiv geladene Wasserstoffionen frei. Diese verbinden sich mit dem am Ende der Redoxreaktionen gebildeten negativ geladenen Sauerstoffionen zu einem Wassermolekül. Bei der Reduktion von Ubihydrochinon zu Ubichinon werden zwei Elektronen frei, die in Folge über eine Kette von Hämoproteinen weitergegeben werden. Das Zytochrom b+c bildet mit dreiwertigem Eisen einen Komplex, der durch Aufnahme von zwei Elektronen zu einem Zytochrom-Komplex mit zweiwertigem Eisen wird. Dieser Komplex gibt die Elektronen an Zytochrom-c ab, dessen Eisenion ebenso reduziert wird. Als letztes Hämoprotein nimmt Zytochromoxidase die Elektronen auf. Durch die anschließende Elektronenabgabe wird ein Sauerstoffatom zu einem Ion oxidiert. Die in den einzelnen Stufen der Atmungskette frei werdende Energie wird in Form von Adenosintriphosphat (ATP) gespeichert (Atmungskettenphosphorilierung). Durch die Bildung von einem Mol Wasser aus der Atmungskette wird Energie für die Synthese von drei Mol ATP frei. In dieser Verbindung wird die Energie wieder chemisch gespeichert.