Die Atmungskette - Deine zelluläre Energiefabrik
Stell dir vor, deine Mitochondrien sind wie kleine Kraftwerke in jeder deiner Zellen. Die Atmungskette läuft in der inneren Mitochondrienmembran ab und verwandelt die gesammelten Elektronen aus Glykolyse und Citratzyklus in nutzbares ATP.
Der Trick funktioniert so: NADH und FADH₂ bringen ihre wertvollen Elektronen zu vier großen Proteinkomplexen in der Membran. Diese Komplexe reichen die Elektronen wie in einer Staffel weiter, bis sie am Ende bei Sauerstoff landen und Wasser bilden.
Das Geniale dabei: Während die Elektronen durch die Kette wandern, pumpen die Proteinkomplexe Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum. Dadurch entsteht ein "Druck", der die ATP-Synthase antreibt - wie ein Wasserrad, das durch den Protonenfluss ATP produziert.
Merkhilfe: Ohne Sauerstoff als Endakzeptor würde die ganze Kette zum Stillstand kommen - deshalb stirbst du ohne Luft!
Komplex I - Der NADH-Verarbeiter
Komplex I ist deine erste Station und verarbeitet das NADH aus dem Citratzyklus. Hier wird NADH zu NAD⁺ oxidiert und kann wieder in den Stoffwechsel einsteigen.
Die Elektronen werden an Ubichinon (auch Q genannt) weitergegeben - ein fettlösliches Molekül, das sich frei in der Membran bewegen kann. Dabei entstehen vier Protonen, die in den Intermembranraum gepumpt werden.
Diese vier Protonen tragen später zur ATP-Produktion bei - deshalb liefert NADH mehr Energie als FADH₂.
Komplex II - Der FADH₂-Spezialist
Komplex II ist der Außenseiter der Atmungskette und verarbeitet FADH₂ statt NADH. Er gibt die Elektronen ebenfalls an Ubichinon weiter, aber hier ist ein wichtiger Unterschied.
Komplex II pumpt keine Protonen in den Intermembranraum! Deshalb entstehen aus FADH₂ weniger ATP-Moleküle als aus NADH - ein Detail, das gerne in Klausuren abgefragt wird.
Die Elektronen werden trotzdem zuverlässig zur nächsten Station weitergeleitet.
Klausur-Tipp: FADH₂ = weniger ATP, weil keine Protonen gepumpt werden!
Komplex III & IV - Die Endstrecke
Komplex III nimmt die Elektronen von Ubichinon und gibt sie an Cytochrom c weiter - ein wasserlösliches Protein im Intermembranraum. Dabei werden wieder vier Protonen gepumpt.
Komplex IV ist das große Finale: Hier treffen die Elektronen auf Sauerstoff, der mit Protonen zu Wasser reagiert. Zusätzlich werden nochmals zwei Protonen in den Intermembranraum gepumpt.
Die ATP-Synthase funktioniert wie ein rotierender Motor: Der Protonenstrom lässt sie sich drehen und dabei wird aus ADP und Phosphat das lebenswichtige ATP hergestellt. Pro NADH entstehen etwa 3 ATP, pro FADH₂ nur etwa 2 ATP.