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1. Mai:
Organisationsformen Algen
Korrektur bei siphonocladal
(danke an Peter)

20. Juni
:

Symbiose
Merksatz falsch angewendet
(danke an F. Geven)
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In der Atmungskette wird mit Abstand am meisten ATP synthetisiert. Wie der Citratzyklus befindet sich die Atmungskette in den Mitochondrien. Sie besteht dabei aus mehreren Multienzymkomplexen (I bis IV, wobei II hier aus Übersichtsgründen weggelassen wird), die allesamt in der inneren Mitochondrienmembran sitzen. Hier werden bis auf Sauer- und Wasserstoff keine Stoffe wie Pyruvat oder Glucose benötigt, sondern nur noch die in den beiden vorigen Stoffwechselvorgängen ( Glykolyse & Citratzyklus) erzeugten NADH und FADH2 Moleküle.
Eine Stoffbilanz für energiereiche Verbindungen aufzustellen ist insofern schwierig, als dass die erzeugte ATP-Menge unmittelbar von der Menge von NADH und FADH2 abhängig ist. Deshalb folgt jetzt eine verkürzte Stoffbilanz, die von einem Molekül Glucose ausgeht, das verarbeitet wird.
Glykolyse
2x NADH
Citratzyklus 8x NADH
2x FADH
Insgesamt 10x NADH
2x FADH
In der Atmungskette ergibt

1x NADH = ca. 3x ATP
1x FADH = ca. 1x FADH

daraus folgt

10x NADH = 30 ATP
+
2x FADH = 2 ATP

= ca. 32 ATP
(genauer: 32-34)

 

Atmungskette

  • Von der Glykolyse und dem Citratzyklus wandern NADH und FADH2 zur Atmungskette.
  • Hier geben sie jeweils zwei Elektronen ab, weshalb NADH zu NAD+ ...
    a) NADH gibt ein positiv geladenes Wasserstoffion (H+) ab, dadurch wird auch ein e- frei -> NAD
    b) NAD gibt ein weiteres Elektron ab, es wird dadurch oxidiert -> NAD+
  • ... und FADH2 zu FAD oxidiert wird.
    a) FADH2 gibt ein positiv geladenes Wasserstoffion (H+) ab, dadurch wird auch ein e- frei -> FADH
    b) FADH2 gibt ein weiteres H+ ab, dadurch wird wieder ein e- frei -> FAD

  • Das e- wandert über das Coenzym Ubichinon und das Protein Cytochrom c über die Redoxsysteme
  • Dabei wird jeweils durch die Reaktionsgefälle Energie frei.
    a) Zu Beginn hat das e- ein hohes Redoxpotenzial (stark negativ geladen)
    b) Es fließt zum weniger negativ gelandenen Teil der Kette, bei jeder dieser Wanderungen wird Reaktionsenergie frei.
    (diese schrittweise Energiegewinnung ist notwendig, da die freigewordene Energie in einem Moment sonst zu groß wäre.)
  • Die Energie wird genutzt, um Protonen (H+) in den Intermembranraum zu pumpen.

  • Das Elektron hat ein nur noch geringes Redoxpotenzial und kann damit ohne heftige exotherme Reaktionen auf den Sauerstoff übertragen werden.
  • 2 Wasserstoffionen (H+) + 0,5 Sauerstoffmolekül (O2) ergeben Wasser (H2O).

  • Im Intermembranraum ist eine hohe Konzentration an Protonen durch die drei H+ hinein pumpenden Multienzymkomplexe vorhanden.
  • Der natürliche Drang nach Konzentrationsausgleich wird von der ATP-Synthase (Enzymkomplex) genutzt. Der Protonenrückfluss ermöglicht die Umwandlung von ADP zu ATP (ADP + Phosphatgruppe -> ATP ; benötigt aber Energie).

Die Atmungskette bezeichnet man auch als oxidative Phosphorylierung, da durch die Oxidation von NADH zu NAD+ (-> "oxidative") Energie frei wird, die zum Einpumpen von H+ verwendet wird. Das dadurch entstandene Konzentrationsgefälle dient der ATP-Synthase zur Umwandlung von ADP zu ATP (-> "Phosphorylierung")