Ubichinon oder Coenzym Q (kurz Q) ist ein Chinonderivat mit lipophiler Polyprenseitenkette, das bei der oxidativen Phosphorylierung (Atmungskette) als Elektronenüberträger in der inneren Mitochondrienmembran zwischen Komplex I und Komplex III vermittelt. Der vollständig reduzierte (Hydrochinon-)Zustand des Coenzyms heißt Ubichinol.
Seinen Namen "Ubichinon" verdankt die Verbindung der Tatsache, dass sie in biologischen Zellen allgegenwärtig (ubiquitär) ist.
Häufig wird die Länge der Isoprenoideinheiten in der Seitenkette als Subskript vermerkt; Q10 steht z.B. für die beim Menschen häufigste Form mit 10 Isoprenoideinheiten.
Ubichinon in der Atmungskette
Die Atmungskette ermöglicht den Transfer von Wasserstoff auf Sauerstoff bei gleichzeitigem Gewinn bochemischer Energie in Form von ATP. Diese Reaktionsfolge (die gelegentlich als "kontrollierte Knallgasreaktion" bezeichnet wird) besteht aus lokalisierten Membranproteinen (den Komplexen I - IV) und mobilen Komponenten (Ubichinon, Cytochrom c). Letztere dienen als Shuttlesystemen zwischen den Komplexen (Ubichinon vermittelt, wie erwähnt, zwischen den Komplexen I-II und Cytochrom c zwischen den Komplexen III und IV).
Die Wasserstoffatome haben ihren Ursprung im NADH,H+ (Komplex I) bzw. im Succinat des Citratzyklus (Komplex II). Die zur Bindung erforderlichen Elektronen werden in mehreren Schritten weitergereicht, bevor sie an der Cytochom c Oxidase (auch "Komplex IV" oder "Warburgsches Atmungsferment" genannt) unter Wasserbildung auf molekularen Sauerstoff übertragen werden.
Ubichinon kommt hierbei eine besondere Rolle zu: es akzeptiert in zwei Schritten einzelne Elektronen. Das erste Elektron wird im aromatischen Ringsystem, delokalisiert, wobei formal ein Semichinon-Radikal entsteht. Aufnahme des zweiten Elektrons lässt das Hydrochinon entstehen, d.h. ermöglicht die Bindung zweier Protonen. Diese Vorgänge sind innerhalb der Atmungskette im Q-Zyklus von Bedeutung.
Abbildung: Ubichinon als Elektronen- und Protonen-Shuttlesystem. Ubichinon (links) wird durch sukzessive Aufnahme zweier Elektronen aus Eisen-Schwefel-Proteinen der Atmungskette zum Hydrochinon (rechts). Durch Abgabe von Elektronen (u.a. an Cytochrom c) kehrt dieses in die Chinonform zurück. In Mitochondrien gelangen die dabei freigesetzten Wasserstoffatome als Protonen in den Intermembranraum.
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