Schritte der Elektronentransportkette

Die Elektronentransportkette besteht aus 4 Proteinkomplexen (gekennzeichnet mit I bis IV), 2 mobilen Elektronenträgern, Ubichinon und Cytochrom C (gekennzeichnet mit Q und Cyt C) und ATP-Synthase.

Die Komplexe I und II nehmen Elektronen von den Elektronenträgern, NADH und FADH2, auf, die bei der Glykolyse und dem Krebszyklus entstehen. Die Elektronen werden durch Ubichinon (Q) zum Komplex III transportiert, und schließlich überträgt Cytochrom C die Elektronen an den Komplex IV. Komplex IV katalysiert die Reduktion von molekularem Sauerstoff unter Bildung eines Wassermoleküls.

Die durch die Oxidation von NADH und FADH2 durch die Komplexe I und II freigesetzte Energie ermöglicht die Bildung eines elektrochemischen Protonengradienten durch die innere Mitochondrienmembran. Der Komplex IV trägt ebenfalls zu diesem elektrochemischen Gradienten bei. Dieser elektrochemische Gradient wird von der ATP-Synthase genutzt, um über die Chemiosmose ATP herzustellen.

Die Elektronentransportkette findet in der inneren Mitochondrienmembran statt. Die vier an der Kette beteiligten Komplexe, Komplex 1, 2, 3 und 4 sowie die ATP-Synthase sind in die innere Mitochondrienmembran eingebettet. Zunächst bringt das im Krebs-Zyklus produzierte NADH Elektronen zum Komplex 1, wo die Elektronen Redoxreaktionen durchlaufen und Energie erzeugen. Komplex 1 pumpt 4 Protonen aus der Mitochondrienmatrix in den Membranzwischenraum. Die Elektronen werden dann von Coenzym Q zu Komplex 3 transportiert. FADH2 aus dem Krebszyklus bringt Elektronen zu Komplex 2, wo sie eine Reihe von Redoxzentren durchlaufen und Energie erzeugen, bevor sie von Coenzym Q zu Komplex 3 transportiert werden. Die Elektronen bewegen sich durch weitere Redoxzentren in Komplex 3, der ebenfalls 4 Protonen aus der Matrix in den Zwischenmembranraum pumpt. Cytochrom c überträgt Elektronen von Komplex 3 zu Komplex 4. Im Komplex 4 reduzieren die Elektronen den Sauerstoff, die letzte Wahlannahme, um Wasser zu erzeugen. Komplex 4 pumpt auch 2 Protonen aus der Matrix in den Zwischenmembranraum. Die ATP-Synthase nutzt die Energie aus dem elektrochemischen Gradienten, der durch das Herauspumpen von Protonen aus der Matrix entsteht. Ein Proton kehrt in die mitochondriale Matrix zurück, und ADP wird phosphoryliert, um mit der so gewonnenen Energie ATP zu erzeugen.

Abbildung 1: Detaillierte Schritte der Elektronentransportkette