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Q-Zyklus

Englisch: Q cycle

1 Definition

Als Q-Zyklus wird der Mechanismus bezeichnet, der den Elektronentransfer von reduziertem Ubichinon auf Cytochrom c und den daran gekoppelten Protonentransport durch die Cytochrom-c-Reduktase in der Atmungskette beschreibt.

2 Hintergrund

Während der Atmungskette werden Elektronen von verschiedenen reduzierten Cofaktoren über eine Kette von enzymatischen Reaktionen auf Sauerstoff übertragen, um einen Protonengradienten aufzubauen. Ubichinon nimmt zwei Elektronen von NADH+H oder FADH2 auf und gibt sie an Cytochrom c weiter. Letzteres kann aber nur ein Elektron aufnehmen. Über den Q-Zyklus wird gewährleistet, dass eine vollständige Oxidation von Ubichinon stattfindet.

3 Mechanismus

Die Cytochrom-c-Reduktase besitzt zwei Bindestellen für Ubichinon: Qa und Qb. Der Zyklus beginnt, indem ein reduziertes Ubichinon (QH2) an die Bindestelle Qa bindet. Das Enzym nimmt beide Elektronen auf, leitet sie aber auf unterschiedlichen Wegen weiter: Ein Elektron wird auf oxidiertes Cytochrom c übertragen. Das andere fließt zu einem oxidierten Ubichinon (Q), das an der zweiten Bindestelle Qb assoziiert ist. Dadurch entsteht ein Semichinonradikalanion. Im zweiten Abschnitt des Zyklus bindet ein weiteres QH2 an die Bindestelle Qa und die beiden Elektronen werden ebenfalls getrennt weitergegeben. Ein weiteres Molekül Cytochrom c wird reduziert. Das Semichinonradikalanion an Bindestelle Qb nimmt das andere Elektron auf, wird vollständig reduziert und verlässt die Bindestelle.

Die Cytochrom-c-Reduktase ist in der Lage, den Q-Zyklus durchzuführen, weil es verschiedene prosthetische Gruppen trägt. Drei Häme und ein Eisen-Schwefel-Cluster leiten die beiden Elektronen von einem QH2 getrennt an die beiden Akzeptoren weiter.

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