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Zellbiologie

Elektronentransportkette (oxidative Phosphorylierung)

ENElectron transport chain (oxidative phosphorylation)

Die Elektronentransportkette (ETK) besteht aus vier Proteinkomplexen der inneren Mitochondrienmembran — Komplex I (NADH:Ubichinon-Oxidoreduktase), Komplex II (Succinat-Dehydrogenase), Komplex III (Cytochrom-bc1-Komplex) und Komplex IV (Cytochrom-c-Oxidase) —, die Elektronen aus NADH und FADH₂ aufnehmen und weitergeben und dabei Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum pumpen. Der entstehende elektrochemische Gradient (Protonentriebkraft) treibt die ATP-Synthase (Komplex V) an, ADP zu phosphorylieren; dieser Vorgang wird als oxidative Phosphorylierung (OXPHOS) bezeichnet. Ein kleiner Anteil der Elektronen entweicht an den Komplexen I und III und reagiert mit Sauerstoff zu Superoxid, der primären mitochondrialen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Im Alter sinken die Aktivitäten der Komplexe I und IV in Skelettmuskel und Gehirn messbar, begleitet von erhöhter ROS-Produktion, akkumulierenden mtDNA-Mutationen und verringerter ATP-Synthese — Merkmale des Hallmarks mitochondrialer Dysfunktion. Die Kausalität ist bidirektional: mtDNA-Schäden beeinträchtigen die ETK-Untereinheitensynthese, und eine gestörte ETK beschleunigt weitere oxidative mtDNA-Läsionen. Eine pharmakologische Teilhemmung von Komplex I (z. B. durch Metformin) dämpft den durch Rückwärtselektronentransfer vermittelten ROS-Ausstoß und aktiviert AMPK; ob diese Strategie beim Menschen die Gesundheitsspanne verlängert, prüfen Studien wie TAME.

Zuletzt geprüft:

Diese Definition dient der Aufklärung und ist keine medizinische Beratung, Diagnose oder Behandlung. Sprich bei gesundheitlichen Fragen mit einer Ärztin oder einem Arzt. Vollständigen Haftungsausschluss lesen

Quellen

  1. Radovic M, Gartzke LP, Wink SE, et al.. (2025). Targeting the Electron Transport System for Enhanced Longevity. *Biomolecules*doi:10.3390/biom15050614
  2. Miwa S, Kashyap S, Chini E, von Zglinicki T. (2022). Mitochondrial dysfunction in cell senescence and aging. *Journal of Clinical Investigation*doi:10.1172/JCI158447
  3. Zhao RZ, Jiang S, Zhang L, Yu ZB. (2019). Mitochondrial electron transport chain, ROS generation and uncoupling (Review). *International Journal of Molecular Medicine*doi:10.3892/ijmm.2019.4188