4.2.3 Endoxidation (aerobe Atmungskette)

Aus Biostudies
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Die Endoxidation findet steht ans Membranstrukturen statt. Bei eukaryontischen Dissimilierern ist das die innere Mitochondrienmembran, cytoplasmatische Membranstrukturen bei Prokaryonten. Von den H-beladenen Coenzymen werden die H-Atome an der Membran über eine Kette von Überträgerproteinen bis zum O2 transportiert (ab den Cytochromen zunächst nur die Elektronen). Dort kommt es zunächst zur Reaktion der Elektronen:

0,5O2 + 2e- → 2O- (Oxid-Ion)

bzw.

2O2 + 4e- → 2O-.

Die Elektronen stammen aus 1 bzw. 2 NADH/H+. Die Oxid-Ionen reagieren mit den Protonen in der biologischen Knallgasreaktion zu Wasser:

2O2- + 4H+ → 2H2O

Die hierbei benötigten H+-Ionen stammen ebenfalls aus NADH/H+. Pro O2-Molekül müssen also 4 H-Atome die Atmungskette durchlaufen. Es können während der Atmungkette folgende Schritte differenziert werden:

  • 1. Schritt:
NADH/H+ + Flavoprotein → H-beladenes Flavoprotein + NAD+ + ATP
  • 2. Schritt:
H-beladenes Flavoprotein + Q[1] → QH2[2] + Flavoprotein

Die nun folgenden Überträgerproteine heißen Cytochrome. Ab ihnen werden nur noch Elektronen übertragen. Die H+ bleiben gelöst. Jedes Cytochrommolekül hat ein zentrales Fe3+-Ion, das nur 1e- aufnehmen kann. Daher werden immer zwei Cytochrommoleküle für jeden Übertragungsschritt benötigt.

  • 3. Schritt:
QH2 + 2 Cytochrom b (2Fe3+) → Q + 2H+ + 2 Cytochrom b (Fe2+)
  • 4. Schritt:
2 Cytochrom b (2Fe2+) + 2 Cytochrom c (2Fe3+) → 2 Cytochrom b (2Fe3+) + 2 Cytochrom c (2Fe2+)
  • 5. Schritt:

2 Cytochrom b (2Fe2+) + Cytochromoxidase (2Fe3+) → 2Cytochrom c (2Fe3+) + Cytochromoxidase (Fe2+) + ATP

  • 6. Schritt:
Cytochromoxidase (2Fe3+) + 0,5O2 → Cytochromoxidase (2Fe3+) + O2- + ATP
  • 7. Schritt:
O2- + 2H+ → H2O

Organismen, die diesen Weg der Energiegewinnung durchführen, betreiben Dissimilation oder Zellatmung. Sie ist also die Umwandlung von (i. d. R.) Glucose und Sauerstoff zu Wasser und Kohlenstoffdioxid:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Dissimilierer sind z. B. Bakterien, einzellige Tiere und Pflanzen (sie betreiben sowohl Dissimilation als auch Assimilation bzw. Photosynthese).

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Abb. 25: Endoxidation bei der aeroben Atmungskette


[1]: Quinon

[2]: Hydroquinon