Zellatmung / Protonenmotorische Kraft
Innerhalb des Energiestoffwechsels sorgt die zelluläre Atmung für die stetige Produktion des biochemischen Energieträgers Adenosintriphosphat (ATP). Dieser universelle biochemische Vorgang läuft bei biologischen Systemen immer an Grenzflächen von Zellen oder Zellorganellen ab. Das maßgeblich beteiligte Strukturelement ist bei Eukaryonten die innere Mitochondrienmembran und bei aeroben Eubakterien und Archaeen die Cytoplasmamembran.
Der zugrundeliegende biochemische Grenzflächenprozess besteht im enzymatischen Transport von Protonen, wodurch ein transmembraner Protonengradient entsteht (auch "protonenmotorische Kraft" oder "PMK" genannt). Die protonenmotorische Kraft wird zur Synthese von ATP aufgewendet.
Wir interessieren uns vor allem für den Aufbau und den Abbau der PMK im molekularen Detail: Protonen werden durch redoxgetriebene Pumpen transportiert. Diese energiewandelnden molekularen Maschinen sind integrale Membranproteine, die biochemische "Verbrennungsenergie" an den aktiven Protonentransport koppeln können.