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Ende auf Sauerstoff-Molekül übertragen NAD+ 2. Zwei getrennte Reaktionsräume: Intermembranraum (zwischen Innen- & Außenmembran) Proteinkomplex I (Fe³+) und Mitochondrien matrix Protonemotorische Kraft (Ladung) diffundiert Protonen durch Tunnelprotein ATP-Synthase. Proteinkomplex III (Fe³+) Proteinkomplex IV (Fe*) 1/20₂+2H* gesamt H+ • 2. C3: Pyruvat (+4ATP + 1₂0 +2 NADH+2H*) • 12. H₂O Hi • Über (6-Citiat wieder zu cu. Oxalacetat •Protonen, die von vorherigen Reaktionen entstanden sind Verlagerung dieser Reaktion => positive Ladung H↑ BILANZ ·2-C₂: Acetyl-CoA (+ CO₂ + NADH+H*) +2·NADH+2+H+ + 1/20₂ 2H+ +1/20₂ H₂O Komplex Iv • 34 ATP H* Intermembranraum Cytoplasma H* Mitochondrien- matrix + 2 zusätzliche ATP+ 2 NADH+24² +6 NADH+6H² +2 ATP + 2 FADH₂ OXIDIERTE FORM at p-synthas intermembranaum 44 Niedrige Ht Konzentration Cyto plasma H* 2(NADH+H 2 (NAOH+H Hone H. Konzentration NADH+HD REDUZIERTE FORM FADH HA je FADH₂ NAPH H NADH+H¹ Proteinkomplex | (fe") Proteinkomplex III (Ferg) Proteinkomplex IV (Fe³+) H* ADP + P Glucose (C6) Glykolyse 2 Pyrovat (C₂) oxidative Decarboxylierung 2 Acetyl-CoA (C₂) Citrat- zyklus Ht Atmungskette Ht e ATP ATP H* Cytoplasma 51 Kogukes ATP) Ht ·ATP- Synthase REDOXPOTENTIAL DABEI FREI: • 32 ATP - 0,32 V - 0,10 V + 0,08 V + 0.55 V + 0,82 V Mitochondrium ATP 2 CO₂ 4 cą₂ ATP 60₂ 12H₂0 Atmungskette insgesamt: 3 4ATP Gesamtbilanz: 38 ATP pro Molekül Glucose Grundprinzipien von Stoffwechselwegen ATP-ADP-System Arbeitsumsatz Energieumsatz Endergone-exergone Reaktion Glucose Grundumsatz Katabole Als Grundumsatz wird die bezeichnet, die zur Aufrechterhaltung der Körperfunktionen bei völliger Ruhe benötigt wird Stoffwechselwege, die energiereiche Moleküle, wie Glucose, aber auch Fette und Eiweiße zu niedermolekularen Stoffen mit geringerem Energiegehalt umwandeln, heißen katabole Stoffwechselwege. Zu ihnen gehört die Zellatmung. Bei diesen Vorgängen wird Energie frei. Zellorganellen, in denen wichtige Schritte der Zellatmung stattfinden Als Maß für die Leichtigkeit der Elektronenabgabe bzw. der Elektronenaufnahme dient das Redoxpotenzial. Je negativer das Redoxpotenzial ist, desto größer ist das Bestreben eines Stoffes zur Elektronenabgabe Reduktionsäquivalente Alle Coenzyme (NAD+ (NADH+H+), FAD, (FADH₂) ermöglichen den Ablauf von Redoxreaktionen in der Zelle. Sie können Elektronen und Wasserstoff übertragen Ein Weg zur Übertragung chemischer Energie ist die Übertragung von Elektronen. Ein Elektronentransfer von einem Stoff auf einen anderen ist immer eine Redoxreaktion, bei der Oxidation (Elektronenabgabe) und Reduktion (Elektronenaufnahme) miteinander gekoppelt sind. Stoffwechselwege Mitochondrien Redoxpotenział Redoxreaktion Oxidation Reduktion NADH+ H+ - zentrale Begriffe (Adenosin-Tri-Phosphat) speichert chemische Energie und ist der wichtigste Überträger für Energie im Zellstoffwechsel aller Lebewesen. Die Hydrolyse von ATP zu ADP ist eine exergone, Energie freisetzende Reaktion, die Bildung von ATP aus ADP und einem Phosphatrest ist eine endergone, Energie benötigende Reaktion Der Arbeitsumsatz stellt die Energiemenge dar, die bei einer Tätigkeit über den Grundumsatz hinaus beansprucht wird. Der Energieumsatz des Menschen setzt sich aus dem Grundumsatz und dem Arbeitsumsatz zusammen FDH₂ Exergone Reaktionen sind Energie freisetzende Reaktionen. Häufig ist eine exergone Reaktion mit einer Energie benötigenden Sendergonen) Reaktion gekoppelt. Ein Beispiel ist das ATP-ADP-System Der Einfachzucker Glucose wird von Pflanzen durch Fotosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Wasser aufgebaut und hat die Summenformel C6H12O6. Zur Speicherung oder zum Zellaufbau werden diese Einfachzucker bei praktisch allen Lebewesen zu Mehrfachzuckern verkettet. Bei der Oxidation werden Elektronen alogegeben und in biologischen Systemen Wassestoffteilchen abgegeben. Diese nimmt der reduzierende Stoff auf. Bei der Reduktion werden Elektronen aufgenommen und in biologischen Systemen wird dies mit der Aufnahme von Wasserstoff molekülen während der Reaktion bewirkt. ein Coenzym, welches in oxidierter (NAD+) und reduzierter (NADH+H*) Form vorkommen kann. Oxidiert das Coenzym, wird viel Energie freigegeben. Dabei ist auffällig, dass bei Reduktion ein positiv geladenes Wasserstoffatom. Ebenfalls Coenzym, dass jedoch nicht als lon vorliegt. Daher nimmt es zwei Protone und zwei Elektronen reagiert es zur reduzierten Form (FADH₂). Pyruvat Acetyl-CoA Konzentrationsgradient Ladungsgradient profonenmotorische Kraft Elektronentransportkette Chemiosmose ATP Der Konzentrationsgradient beschreibt den Unterschied von Konzentrationen in zwei Lösungen. Hier: Protonenkonzentration in Intermembranraum & Matrix. Der Ladungsgradient beschreibt die Differenz zwischen Ladungen in Unterschiedlichen Lösungen. Hier: Positive Ladung des Intermembranraums und negative Ladung der Matrix. Durch die vorher genannten Gradienten entsteht eine Energiequelle, welche für Reaktionen (hier: Bildung ATP) genutzt werden kann. Der Fluss von den 2e- des NADH+H+ zum positivsten Redoxpotential bei IV und letzendlich die Reaktion mit dem positivsten Redoxpotential der 2H* zu H₂O. Als chemiosmose wird die Kopplung zwischen Atmungskette und ATD-Synthese bezeichnet. Die Differenz der Ladungen und somit die Funktion des ATP-Synthase kann nur durch das Pumpen der Pro- tonen (H) von der Matrix in den intermembranraum entstehen. Somit ist die eine Reaktion von der Funktion der anderen abhängig und daran gekoppelt. ATP liegt in jeder Zelle von Lebewesen vor und sorgt dafür, frele Energie zu binden Es sind Übertragungsstoffe für den Zellstoff. wechsel. Die Stoffwechselreaktion ist evergon (frelsetsend) and used on an einen endergonen (Energiebenötigten) Vorgang gekoppelt, dieser lässt aus ADP und dem Phospatreat das ATP gebildet, welches die chemische Energie speichert Anderherum wird diese Energie wieder frei. gesetzt, wenn ein Phospatrest angespaltet wird und kit somit evergon. Es wird in itochondrien gebildet und oed von Ort der Bildung zu Gebrauch transportient. Dort angekommen, gibt es seine Energie fill. Jede zelle ist mit Millarden ATP- Molekülen ausgestattet, die am Tag tausendmal reagieren