Die Atmungskette – Energieernte der Zellatmung
Die Atmungskette ist der letzte und ertragreichste Teil der Zellatmung. Sie findet in der inneren Mitochondrienmembran statt und funktioniert nur unter aeroben Bedingungen – also wenn Sauerstoff vorhanden ist. Hier werden die Elektronen aus NADH und FADH₂, die in der Glykolyse und im Citratzyklus gewonnen wurden, genutzt, um massiv ATP zu produzieren.
Der Prozess beginnt, wenn NADH und FADH₂ ihre Elektronen an Proteinkomplexe in der Membran abgeben. Diese Elektronen werden dann durch eine Reihe von Transportern weitergegeben und landen schließlich beim Sauerstoff, der dadurch zu Wasser reduziert wird. Die Funktion der Atmungskette liegt aber nicht nur im Elektronentransport – die dabei freigesetzte Energie wird genutzt, um Protonen (H⁺) aus der Matrix in den Intermembranraum zu pumpen.
Durch dieses Pumpen entsteht ein Konzentrationsgefälle – die Protonen wollen zurück in die Matrix. Dies können sie aber nur durch spezielle Kanäle tun: die ATP-Synthasen. Wenn die Protonen durch diese "Turbinen" strömen, wird die Energie genutzt, um ADP zu ATP zu phosphorylieren. Aus den 10 NADH und 2 FADH₂, die pro Glucose entstehen, werden in der Atmungskette etwa 28 ATP-Moleküle generiert.
Wichtig zu wissen: Die Verbindung zwischen Citratzyklus und Atmungskette ist entscheidend für die hohe Energieausbeute. Während Glykolyse und Citratzyklus zusammen nur 4 ATP direkt erzeugen, liefert die Atmungskette etwa 28 ATP – daher ist die aerobe Zellatmung energetisch so effizient!