Die Atmungskette
ist die zentrale Reaktionskette der Zellatmung. Innerhalb ihrer Reaktionen
wird die Hauptmenge an ATP (Energie) für die Zelle gebildet. Ihre Reaktionen
finden bei Eukaryoten an der inneren Mitochondrienmembran statt. Im Verlauf
der Atmungskette werden Elektronen
von NADH auf Sauerstoff übertragen, der mit zwei Protonen (
)
zu Wasser reduziert. Die direkte Oxidation von Wasserstoff (Knallgasreaktion)
verläuft explosionsartig und ist deshalb als zelluläre Energiequelle
ungeeignet. Durch die Atmungskette wird diese Reaktion in zahlreiche Einzelschritte
zerlegt, wodurch die in kleineren Mengen frei werdende Energie in für
die Zelle kontrollierbaren Portionen anfällt. Die Überführung
der Energie in ATP macht sie für die Zelle verwertbar.
Ausgangssubstrat, das bei vielen Reaktionen des Zellstoffwechsels anfällt
und als gebundener Wasserstoff aufzufassen ist, ist NADH. Die auf verschiedenen
Wegen in die Atmungskette gelangenden Elektronen werden nun von NADH schrittweise
auf Sauerstoff (
)
übertragen. Charakteristisch für die ablaufende Kaskade von
Redoxreaktionen ist der ständige Wechsel zwischen oxidierter und
reduzierter Form der einzelnen Komponenten.
ist
das Coenzym des Enzyms Dehydrogenase. Sein chemischer Name ist Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid.
Aufgebaut ist es aus zwei verbundenen Nucleotiden.
Dieses Molekül arbeitet als Elektronenschaukel.
Es nimmt zwei enzymatisch übertragene Elektronen sowie ein Proton
eines organischen Substrates auf und wird dabei zu NADH reduziert. Das
zweite vom Substrat abgespaltene Proton bleibt in Lösung, woraus
die Schreibweise
resultiert.
In der Atmungskette gibt es die Elektronen wieder ab und steht dann als
oxidierte Form
dem Prozess wieder zur Verfügung.