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Cytochrom

(Weitergeleitet von Atmungsferment)

von griechisch: kytos - Zelle; chromos - farbig
Synonyme: Zytochrom, Atmungsenzym, Atmungsferment
Englisch: cytochrome

1 Definition

Als Cytochrome bezeichnet man die in allen Sauerstoff-benötigenden Zellen vorkommenden, elektronentransportierenden Proteine mit gebundenen Häm-Molekülen als prosthetische Gruppen.

2 Struktur

Cytochrome kommen in den Membranen von Mitochondrien und Chloroplasten vor; sie sind enzymatisch aktive, membrangebundene Proteine, in deren aktivem Zentrum der Porphyrinring eines oder auch mehrerer Häm-Moleküle kovalent gebunden ist. Das zentrale Eisen-Ion wird außer durch die vier Elektronenpaare der Ringstruktur zusätzlich durch freie Elektronenpaare von Histidin- und Methionin-Seitenketten stabilisiert.

3 Funktion

Das im aktiven Zentrum der Cytochrome befindliche Eisen-Ion ist in der Lage, im Rahmen einer Elektronentransfer-Reaktion zwischen der zwei- (Fe2+) und der dreiwertigen (Fe3+) Form zu wechseln. Damit können die Cytochrome als Katalysatoren von Redoxreaktionen fungieren; sie spielen eine essentielle Rolle bei der Atmungskette, bei der sie in der Bilanz den Transfer von Elektronen von NADH und FADH2 auf O2 katalysieren, wobei unter Energiegewinn NAD+ oder FAD und H2O entstehen:

  • NADH + H+ ---> NAD+ + H2O

4 Klassifizierung

In der EC-Klassifizierung der Enzyme werden verschiedene Klassen von Cytochromen unterschieden, die sich durch unterschiedliche Struktur der Porphyrinringe und die Zusammensetzung des Proteinanteils untergliedern lassen:

  • Cytochrom A
  • Cytochrom a
  • Cytochrom B
  • Cytochrom b
  • Cytochrom C
  • Cytochrom c

5 Klinische Relevanz

Cytochrome sind wie andere Hämproteine (beispielsweise Hämoglobin) mit Ausnahme der C-Cytochrome gegen Kohlenmonoxid und HCN empfindlich, die das aktive Zentrum blockieren und damit die Atmungskette zum Erliegen bringen.
Diverse genetische Defekte der Häm-Biosynthese sind beschrieben, die die Funktion der Atmungskette beeinträchtigen.

Cytochrom C wird als Therapeutikum bei Barbiturat- und Kohlenmonoxid-Vergiftungen verabreicht.

Fachgebiete: Biochemie

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