Endoxidation und Atmungskette
Die Endoxidation ist der finale Schritt der Zellatmung, bei dem die in den vorherigen Prozessen (Glykolyse, oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus) gebildeten Reduktionsäquivalente NADH + H+ und FADH2 + H+ genutzt werden. Diese liefern Wasserstoffatome, die mit Sauerstoff zu Wasser reagieren. Um eine explosionsartige Freisetzung der Energie zu vermeiden, läuft dieser Prozess stufenweise in der sogenannten Atmungskette ab.
Definition: Die Atmungskette ist eine Kette hintereinander geschalteter Redoxsysteme in der inneren Mitochondrienmembran, vergleichbar mit der Primärreaktion der Fotosynthese.
Der Ablauf der Atmungskette lässt sich wie folgt beschreiben:
- Die Reduktionsäquivalente geben ihre Elektronen an die Redoxsysteme in der Membran ab und werden dabei zu ihren Ausgangsstoffen oxidiert.
- Die Elektronen werden in Richtung eines positiveren Redoxpotentials zum nächsten Redoxsystem weitergegeben und schließlich auf den Sauerstoff übertragen.
- Bei jeder Weitergabe werden Protonen aus der Mitochondrienmatrix in den Intermembranraum gepumpt, wodurch ein Protonengradient entsteht.
- Die entstandenen Oxidionen (Sauerstoff + Elektronen) reagieren mit Protonen zu Wasser.
- Der Protonengradient wird, ähnlich wie bei der Fotosynthese, zur ATP-Bildung genutzt.
Highlight: Protonen strömen durch die in der inneren Membran liegende ATP-Synthase in die Mitochondrienmatrix, wodurch das Enzym ATP aus ADP und Pi aufbaut.
Die Bilanz der Atmungskette zeigt den beeindruckenden Energiegewinn:
- Für 2 FADH + H+: 4 ATP und 2 H2O werden gebildet, 2 FAD+ entstehen
- Für 10 NADH + H+: 30 ATP und 10 H2O werden gebildet, 10 NAD+ entstehen
Vocabulary:
- Redoxsystem: Ein System, das Elektronen aufnehmen oder abgeben kann.
- Protonengradient: Ein Konzentrationsgefälle von Protonen über eine Membran.
- ATP-Synthase: Ein Enzymkomplex, der die Energie des Protonengradienten zur ATP-Synthese nutzt.
Diese detaillierte Beschreibung der Endoxidation und Atmungskette verdeutlicht, wie effizient der Organismus Energie in Form von ATP gewinnt. Die oxidative Phosphorylierung in der Atmungskette ist der Hauptlieferant von ATP in der Zelle und zeigt, wie komplex und fein abgestimmt die biochemischen Prozesse in unseren Mitochondrien ablaufen.
