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Oxidative Phosphorylierung

Oxidative Phosphorylierung

In dieser Lern- und Lehreinheit umfasst der Begriff "Oxidative Phosphorylierung" die Prozesse des mitochondrialen Elektronentransports (Elektronentransportkette bzw. Atmungskette) sowie die Biosynthese von ATP auf der Grundlage der Chemiosmotischen Theorie (P. Mitchell, 1961, Nobelpreis für Chemie 1978 ). Abweichend von dieser der Wortbedeutung entsprechenden Auslegung, die von renommierten Lehrbüchern wie Stryer - Biochemistry 5th Ed. und Lehninger, Principles of Biochemistry, Fifth Edition verwendet wird, verwenden andere, ebenso renommierte Lehrbücher,wie das von Voet, Voet und Pratt, den Begriff "Oxidative Phosphorylierung" ausschließlich für die ATP-Synthese.

Abb.1
Stellung der oxidativen Phosphorylierung innerhalb des Stoffwechsels
  • Alle Reaktionsschritte der Glycolyse laufen im Cytoplasma der Zellen ab.
  • Die Biosynthese von Fettsäuren (Typ 16:0) erfolgt ebenso im Cytoplasma, der Hauptabbauweg der gesättigten Fettsäuren (β-Oxidation) befindet sich dagegen in der mitochondrialen Matrix (Nebenwege in den Peroxisomen).
  • Der Citronensäure-Cyclus findet bei Eukaryonten in der Mitochondrien-Matrix statt.
  • Die Elektronentransfer-Reaktionen der Atmungskette laufen in bzw. an der inneren Mitochondrienmembran ab. Die in den Reduktionsäquivalenten gespeicherten Elektronen werden über eine Elektronentransportkette auf molekularen Sauerstoff übertragen, der dabei zu H2O reduziert wird. Dabei werden ein elektrisches Feld (Δψ) und ein elektrochemisches Potentialgefälle für Protonen (ΔpH) über diese Membran aufgebaut, welche zusammen die Triebkraft (PMF, engl. proton motive force, Δp) für die Synthese von ATP bilden. Die folgende Gleichung beschreibt diesen Zusammenhang:
PMF = ΔpH + Δψ
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