Was ist eine Elektronentransportkette?
Die Elektronentransportkette ist eine Reihe von Proteinen, die in Zellmitochondrien eingebettet sind und durch Oxidations-Reduktions-Reaktionen Energie von organischen Substraten übertragen. Diese Oxidations-Reduktions-Reaktionen transportieren Wasserstoffionen (Protonen) und Elektronen zusammen mit der Energie, die sie enthalten, die Kette hinunter. Aerobe Atmung und Energieerzeugung finden in den Mitochondrien von Zellen statt, und die Transportkette ist der letzte Schritt in diesem Prozess. Hier entstehen die energiereichsten Moleküle. Die von der Kette bewegte Energie wird in Molekülen von Adenosintriphosphat oder ATP gespeichert, der zellulären Energiequelle des menschlichen Körpers.
Ein Großteil des ATP, das durch die Elektronentransportkette erzeugt wird, wird durch einen chemiosmotischen Gradienten erzeugt, ein Bereich, in dem hohe Konzentrationen von Wasserstoffionen niedrigeren Konzentrationen weichen. Die Kette hilft bei der Produktion dieses Gradienten, obwohl andere zelluläre Prozesse dazu beitragen und ihn aufrechterhalten. Ein Enzym namens ATP-Synthase ist in die Mitochondrienmembranen eingebettet, und das Pumpen von Wasserstoffionen durch das Enzym spornt die Bildung von ATP an. Dies kann an verschiedenen Stellen entlang der Elektronentransportkette gefunden werden, nicht nur am Ende, was die Effizienz weiter steigert.
Oxidations-Reduktions-Reaktionen in der Elektronentransportkette laufen nacheinander ab. Auf eine Oxidation folgt immer eine Reduktion, auf die dann eine weitere Oxidation folgt. In einer Oxidationsreaktion werden einem Molekül Elektronen entzogen und in einer Reduktionsreaktion zu einem Molekül hinzugefügt. Anders ausgedrückt, die Ladung eines Moleküls wird bei einer Oxidationsreaktion erhöht und bei einer Reduktionsreaktion verringert. Das letzte Molekül in der Kette ist ein Sauerstoffmolekül, das als Elektronenakzeptor fungiert und Elektronen und Protonen durch Bindung an Wassermoleküle entfernt.
Die innere Membran der Mitochondrien bietet eine zweidimensionale Oberfläche, auf der die Elektronentransportkette funktioniert, und die Proteinkomponenten der Kette sind nicht an Ort und Stelle fixiert. Alle Komponenten können sich innerhalb der Membran bewegen, und es gibt viele Kopien jeder Komponente in einem bestimmten Bereich. Da sie sich im zweidimensionalen Raum bewegen, besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass eine bestimmte Komponente der Kette erfolgreich mit dem nächsten Molekül in der Kette interagiert. Die Kettenkomponentenmoleküle sind alle in der Mitochondrienmembran eingebettet. es gibt keinen expliziten gerichteten Energiefluss. Diese dynamische und flexible Ausrichtung ermöglicht maximale Effizienz und nutzt so viel Membranfläche wie möglich.