Elektronenüberträger

Elektronenüberträger sind Moleküle oder Proteine, die Elektronen zwischen Redoxpartnern übertragen. In biologischen Systemen ermöglichen sie die schrittweise Übertragung von Elektronen in Prozessen wie der Zellatmung und der Photosynthese, wodurch Energie in Form von ATP frei wird und reductive Biosynthese ermöglicht wird. Typischerweise besitzen sie reversibel reduzierte Zentren, deren Redoxpotenziale aufeinander abgestimmt sind, damit die Elektronen in kontrollierter Reihenfolge fließen können.

Zu den wichtigsten Elektronenüberträgern gehören NAD+/NADH und NADP+/NADPH als kupfernde Cofaktoren, FAD/FADH2 und FMN/FMNH2, sowie Ubichinon (CoQ) und Ubichinol als transportierte Elektronen in membranständigen Ketten. Hämhaltige Cytochrome (z. B. Cytochrom c, Cytochrom b, a und a3) und Eisen-Schwefel-Cluster (Fe-S) wie Ferredoxin fungieren ebenfalls als zentrale Carrier, oft innerhalb großer Proteinkomplexe. Plastoquinon, Plastocyanin und ähnliche Kupferproteine spielen in der photosynthetischen Elektronenübertragung eine vergleichbare Rolle.

In der mitochondrialen Elektronentransportkette übertragen NADH- und FADH2-Elektronen schrittweise über Carrier einschließlich Ubichinon, Cytochrom bc1-Komplex, Cytochrom c und Cytochrom c oxidase auf molekularen Sauerstoff. Dabei wird ein Protonengradient aufgebaut, der die ATP-Synthese antreibt. In Chloroplasten erfolgen ähnliche Transfers von Wasser über PSII, Plastoquinon, Cytochrom b6f und Plastocyanin bis zur Reduktion von NADP+.

Elektronenüberträger sind damit zentrale Komponenten der Energieumwandlung und der rotenox Reaktionen in Zellen. Ihre Vielfalt und Anordnung ermöglichen effiziente, gerichtete Elektronenflüsse in unterschiedlichen Lebensprozessen.