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Chemiosmotische KopplungDie chemiosmotische Kopplung ist, neben der Substratkettenphosphorylierung (siehe auch Gärung), ein Weg zur Synthese von ATP aus ADP + Pi (→ Phosphorylierung) in lebenden Zellen. Dazu wird die Energie eines Protonengradienten genutzt. Die chemiosmotische Hypothese, auch bekannt als Mitchell-Hypothese, wurde erstmals 1961 von Peter Mitchell[1] aufgestellt. 1978 wurde Mitchell für die Entdeckung der chemiosmotischen Kopplung mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.[2][3] Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
Grundprinzip
Durch die Aktivität von Protonenpumpen werden auf beiden Seiten einer Biomembran unterschiedliche pH-Werte (ein Konzentrationsgefälle von H3+-Ionen → Protonengradient) aufgebaut. Dieser Vorgang verbraucht Energie. Das Transmembranprotein ATP-Synthase nutzt den Rücktransport von Protonen entlang dieses Konzentrationsgefälles zur Synthese des zellulären Energieträgers ATP aus ADP. Die Energie zum Aufbau des Gradienten stammt entweder aus der Differenz der Redoxpotentiale bei der Oxidation energiereicher Stoffe (oxidative Phosphorylierung) oder aus der Lichtenergie (Photophosphorylierung).
Oxidative PhosphorylierungIn der Atmungskette der Mitochondrien können mehrere Proteinkomplexe als Protonentransporter fungieren: Dies sind neben der NADH-Dehydrogenase (Komplex I), die Cytochrom c Reduktase (Komplex III) (über den Q-Zyklus), sowie die Cytochrom c Oxidase (Komplex IV). Die Energie stammt aus dem hohen Redoxpotentialdifferenz vom NADH bzw. FADH2 zum Sauerstoff. Eine Verstärkung des Gradienten erfolgt durch den Verbrauch von Protonen bei der Bildung von Wasser aus Sauerstoff und Protonen durch die Cytochrom c Oxidase. PhotophosphorylierungBei der Photophosphorylierung während der Lichtreaktion der Photosynthese von grünen Pflanzen und Cyanobakterien fungiert das Cytochrom b6 (Cyt b6) der Redoxkette als Protonenpumpe.
Der Protonengradient wird dadurch verstärkt, dass auf der Seite des Thylakoid-Innenraums die Spaltung des Wassers zu Sauerstoff und Protonen erfolgt, also die Protonenkonzentation zusätzlich erhöht wird. Auf der Seite des Stromas wird NADPH unter Verbrauch von Protonen gebildet. Siehe auch: Chloroplast Quellen
Kategorien: Biochemische Reaktion | Stoffwechsel |
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Chemiosmotische_Kopplung aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |