Q-Zyklus

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.

Die Cytochrom-c-Reduktase besitzt zwei Bindestellen für Ubichinon: das Oxidationszentrum Q_a und das Reduktionszentrum Q_b. Der Zyklus beginnt, indem ein reduziertes Ubichinon (QH₂) an die Bindestelle Q_a 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 Q_b assoziiert ist. Dadurch entsteht ein Semichinonradikalanion, das Ubisemichinon. Im zweiten Abschnitt des Zyklus bindet ein weiteres QH₂ an die Bindestelle Q_a und die beiden Elektronen werden ebenfalls getrennt weitergegeben. Ein weiteres Molekül Cytochrom c wird reduziert. Das Ubisemichinon an Bindestelle Q_b nimmt das andere Elektron auf, wird vollständig zu Ubichinol bzw. Ubihydrochninon reduziert und verlässt die Bindestelle.

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