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Atmungskette: Funktion und Lokalisierung im Überblick

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  • Lesezeit: 4 min
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Steckbrief

Die Funktion der Atmungskette besteht darin, molekularen Sauerstoff mit Elektronen aus NADH und FADH2 zu reduzieren und die dabei frei werdende Energie in einen Protonengradienten umzuwandeln, der zur Synthese von ATP genutzt werden kann. Die Elektronen werden dabei nicht direkt, sondern über eine Reihe von hintereinandergeschalteten Redoxsystemen auf den terminalen Elektronenakzeptor Sauerstoff übertragen, sodass die Energie sukzessive freigesetzt wird und für den Protonentransport genutzt werden kann.

Die am Elektronentransport beteiligten Carrier sind im Wesentlichen in 4 Komplexen (Komplex I–IV) organisiert. Der Export von Protonen durch die Komplexe I, III und IV sorgt im Intermembranraum für den Protonengradienten, der von der ATP-Synthase, Komplex V, zur ATP-Synthese genutzt wird. Das Enzym katalysiert die oxidative Phosphorylierung von ADP zu ATP.

Lokalisiert sind alle 5 Komplexe der Atmungskette (Komplex I–V; 4 Redoxsysteme und die ATP-Synthase) in der stark gefalteten inneren Mitochondrienmembran. Diese Membran dient der Aufrechterhaltung des Protonengradienten.

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Lokalisierung der Atmungskette

Die Komplexe der Atmungskette sind in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert. NADH und FADH2 speisen ihre Elektronen an Komplex I und II ein. Die Elektronen werden über die Komplexe auf Sauerstoff übertragen. Durch Aufnahme von zwei Protonen entsteht Wasser. Die beim Elektronentransport frei werdende Energie wird für den Aufbau eines Protonengradienten über der inneren Mitochondrienmembran genutzt. Die Protonen strömen entlang ihres elektrochemischen Gradienten durch Komplex V (ATP-Synthase) zurück in die Matrix. Dabei wird ATP synthetisiert.

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    Allgemeines

    Der menschliche Organismus benötigt eine erhebliche Menge an ATP. Bei einem 70 kg schweren Mann beläuft sich der tägliche Bedarf bei sitzender Tätigkeit auf über 80 kg, also etwa das Äquivalent des Körpergewichts. Der Vorrat an ATP im Körper beträgt jedoch nur ca. 250 g. Aus diesem Verhältnis wird deutlich, dass die vorhandenen Moleküle einen ständigen Zyklus aus Synthese und Spaltung durchlaufen und täglich eine erhebliche Menge an ATP aus ADP regeneriert wird. Dies erfolgt zum Großteil in der oxidativen Phosphorylierung, der Synthese von ATP aus ADP und anorganischem Phosphat, die vom Elektronentransport in der Atmungskette angetrieben wird.

    Funktion der Atmungskette

    mit Elektronen der Reduktionsäquivalente und zu reduzieren und die dabei frei werdende Energie in einen elektrochemischen Protonengradienten über der inneren Mitochondrienmembran umzuwandeln, der zur Synthese von ATP genutzt werden kann. NADH und FADH stammen aus der , der , der , dem (über Pyruvat und Acetyl-CoA) und vor allem aus dem . Die Atmungskette vermittelt den finalen Oxidationsschritt des Abbaus von Brennstoffmolekülen – die Reoxidation von NADH und FADH – und wird daher auch als bezeichnet.

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      zuletzt bearbeitet: 27.07.2022
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