Finnische Forschung deckt auf, wie Zellen "atmen"
Finnische Forscher haben eines der ältesten Rätsel der Biochemie gelöst - wie Zellen "atmen" bzw. respirieren. Das Team der Universität Helsinki hat einen Elektronentransfermechanismus identifiziert, der eine "Protonenpumpe" antreibt. Wir brauchen Sauerstoff zum Leben. Sauerstoff gelangt in die Lunge und verbindet sich chemisch mit den roten Blutzellen, die dann im Körper zirkulieren. Das Team identifizierte das Enzym Cytochromoxidase als tragendes Element, das es der im Sauerstoff enthaltenen Energie ermöglicht, durch die Zellmembran in die Zelle transportiert zu werden. Schließlich treibt es einen zweiten Mechanismus zur Produktion von ATP, welches der zellinterne Hauptenergieträger ist, und von weiteren biologischen Maschinen an. Das Team von Professor Mårten Wikström fand heraus, dass die Reduktion (Gewinnung von Elektronen) des Sauerstoffs eine "Protonenpumpe" auf der Zellmembran antreibt. Geladene Wasserstoffatome, deren einziges Elektron fehlt, werden oft als "Protonen" bezeichnet. Die Protonen durchqueren die Zellmembran und setzen die biochemischen Prozesse innerhalb der Zelle in Gang. Für den Antrieb dieses Prozesses ist der Elektronenaustausch, der durch die Verbindung von Sauerstoff- und Wasserstoffatomen zur Bildung von Wasser notwendig ist, verantwortlich. "Diese Forschungsergebnisse eröffnen uns neue Perspektiven zum Verständnis dieses Mechanismus, der fast 30 Jahre lang Gegenstand der Forschung war", erklärt er. Der Prozess wurde mit einer hocheffizienten biologischen Nanomaschine verglichen. Sobald die positiv geladenen Moleküle die Zelle verlassen, schafft dies einen "elektrochemischen Protonengradienten", der eine Art Batterie darstellt und durch die Zellmembran selbst angetrieben wird. Das Team entdeckte, dass die Reduktion des Sauerstoffs mit Hilfe eines Eisenzentrums bekannt als Häm-A stattfindet. Erstmals wurde eine kinetische Verbindung zwischen dem Eisenzentrum Häm-A und der Protonenpumpe festgestellt - sie treiben sich gegenseitig an und befähigen die Zelle zum Atmen.
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Finnland