Elektronenschaukel

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 (${\text{H}}^{\text{+}}$) 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 (${\text{O}}_{\text{2}}$) übertragen. Charakteristisch für die ablaufende Kaskade von Redoxreaktionen ist der ständige Wechsel zwischen oxidierter und reduzierter Form der einzelnen Komponenten.

${\text{NAD}}^{\text{+}}$ 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
$\text{NADH}\text{+}{\text{H}}^{\text{+}}$ resultiert. In der Atmungskette gibt es die Elektronen wieder ab und steht dann als oxidierte Form ${\text{NAD}}^{\text{+}}$ dem Prozess wieder zur Verfügung.