Biologie /

Stoffwechsel

Stoffwechsel

 Stoffabbau- Zellatmung:
die Umwandlung energiereicher körpereigener Verbindungen in energieärmere Stoffe nennt man
Dissimilation
Dabei wird

Kommentare (1)

Teilen

Speichern

10

Stoffwechsel

user profile picture

Emily

86 Followers
 

Biologie

 

11/12/13

Lernzettel

- Zellatmung - Gärung

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Stoffabbau- Zellatmung: die Umwandlung energiereicher körpereigener Verbindungen in energieärmere Stoffe nennt man Dissimilation Dabei wird Energie frei gesetzt. Diese wird in Form von ATP als Wärme nutzbar. für diese Umwandlung wird Sauerstoff benötigt = Zellatmung Bei der Zellatmung wird Energiereiche Verbindung Glucose vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidiert Die chemische Energie wird in mehreren Teilschritten abgegeben und in Form von ATP gespeichert Zellatmung Aerob, mit Sauerstoff Vollständige Oxidation Hoher Energiegewinn ATP als Universelle Energiegewährung: Aufbau: Nucleotid Dicht gedrängte Phosphatgruppe stoßen sich ab > die endständige energiereiche Phosphatgrupppe wird unter Hydrolyse abgespalten Reaktion bei der ATP frei wird: ATP + H₂O ADP+ P+ H+ ATP ermöglicht Arbeit: - Redoxreaktionen: Oxidation: Abgabe von Elektronen; exergonische Reaktion Reduktion: Aufnahme von Elektronen; endergonische Reaktion Oxidationsmittel: der Elektronen aufnehmende Stoff (Elektronenakzeptor) Reduktionsmittel: der Elektronen abgebende Stoff (Elektronendonator) aktiviert chemische Reaktionen Aktiver Transport durch Membranen Muskelkontration Biosynthese - Gärung Anaerob, ohne Sauerstoff Unvollständige Oxidation Niedriger Energiegewinn - Oft wird die Oxidation deshalb als Wasserstoffabgabe und Reduktion als Wasserstoffaufnahme bezeichnet Reduktionsäquivalent: Oxidation und Reduktion sind immer gekoppelt Bei der Oxidation organsicher Moleküle werden meist zwei Elektronen und zwei Wasserstoffionen (Protonen) abgegeben überträgt Energiereiche Elektronen auf andere Stoffe Im Stoffwechsel: NAD+ und FAD >fungieren als Coenzyme Bereitstellung der Energie in der Zelle: Zellatmung: Oxidation organischer Stoffe: Stufenprozess: Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette > es entsteht eine kleine Menge ATP Trennung nach Kompartimenten: Teilvorgänge spielen sich in getrennten Kompartimenten ab; Mitochondrien: Kraftwerke der Zelle; oxidative Phosphorylierung liefert Hauptteil an Energie Gewinnen chemischer Energie: Phosphorylierung von ADP zu ATP liefert verwertbare...

Mit uns zu mehr Spaß am Lernen

Hilfe bei den Hausaufgaben

Mit dem Fragen-Feature hast du die Möglichkeit, jederzeit Fragen zu stellen und Antworten von anderen Schüler:innen zu erhalten.

Gemeinsam lernen

Mit Knowunity erhältest du Lerninhalte von anderen Schüler:innen auf eine moderne und gewohnte Art und Weise, um bestmöglich zu lernen. Schüler:innen teilen ihr Wissen, tauschen sich aus und helfen sich gegenseitig.

Sicher und geprüft

Ob Zusammenfassungen, Übungen oder Lernzettel - Knowunity kuratiert alle Inhalte und schafft eine sichere Lernumgebung zu der Ihr Kind jederzeit Zugang hat.

App herunterladen

Alternativer Bildtext:

Energie; Großteil geht als Wärme verloren Glykolyse: Bei Glykolyse und Citratzyklus wird die Glucose schrittweise zu Wasser und Kohlenstoffdioxid zerlegt Ein großer Teil der dabei frei werdenden Energie wird zur Reduktion von NAD+ und FAD zu NADH+ H+ und FADH2 genutzt - - Reduktionsäquivalente = Elektronenüberträger, dienen in der Atmungskette, zur Reduktion von Sauerstoff zu Wasser; dabei wird Energie in Form von ATP gespeichert Ort der Gykolyse: Cytoplasma Aus einem Glucose- Molekül (C6- Körper), werden zwei Moleküle Pyruvat (C3-Körper) gebildet Glucosemoleküle sind reaktionsträger aber energiereich Glucose wird durch die Übertragung von einer Phosphatgruppe von einem ATP Molekül aktiviert Das entstandene Produkt ist somit reaktiver Am anderen Ende wird eine weitere Phosphatgruppe angehängt, dadurch kann eine Spaltung zu zwei C3-Körper erfolgen - Die entstanden C3-Körper werden oxidiert und dadurch NAD+ zu NADH+H+ reduziert Eine gelöste Phosphatgruppe wird gebunden, die im nächsten Schritt auf ADP übertragen wird und somit entsteht ATP Dadurch entsteht Pyruvat und auf ADP wird eine weitere Phosphatgruppe übertragen 2Pyruvat (C3-Körper) + 2NADH+H+ + 2ATP Bilanzgleichung: Glucose (C6H12O6) + 2NAD+ + 2ADP +2P Energiefreisetzung C6 6 C6 2xC₂ 2xC₂ 2xC: 2xC₂ 2xC₂ P Side H₂O NAD NADH+H OOOO 2xC₂ Glycerinaldehyd- 3-phosphat Pi H₂0 000000 Glucose OOOOOOⓇ Glucose-6-phosphat ADP ATP ATP ADP OOOOOOⓇ Fructose-6-phosphat und by St. ℗OOOOOOⓇ Fructose-1,6-bisphosphat ATP H₂O ADP 1,3-Bisphosphoglycerat ADP ATP NAD NADH+H ADP OOOⓇ 3-Phosphoglycerat ATP 2-Phosphoglycerat H₂O Phosphoenolpyruvat Pyruvat ADP ATP Dihydroxy- aceton- phosphat Abb. 3.11: Ablauf der Glykolyse Die Oxidative Decarboxylierung und der Citratzyklus: die oxidative Decarobxylierung stellt das Bindemitglied zwischen Glykolyse und dem Cltratzyklus dar - Pyruvat (C3-Körper) diffundiert entlang des Konzentrationsgefälle in die Matrix des Mitochondirums Es ist der Ausgangsstoff der oxidative Cecarboxylierung Bei Anwesenheit von Sauerstoff wird Kohlenstoffdioxid (CO₂) von Pyruvat abgespalten und an ein Coenzym A (COA) angelagert - - Bei dieser Reaktion wird Energie frei, die zur Reduktion von NADH+H+ verwendet wird Es entsteht Acetyl-CoA (C2-Körper) - das entstandene energiereiche Acetyl-CoA wird unter Abspaltung von Coezym A (COA) auf einen C4-Körper (Oxalacetat) übertragen Es entsteht ein C6-Körper, das Citrat Die 8 Teilschritte des Citratzyklus finden in der Mitochondrienmatrix statt Dabei werden sämtliche C-Atome des Glucosemoleküls zu Kohlenstoffdioxid umgewandelt Der Citratzyklus ist ein Kreisprozess Bilanzgeleichung: 2 Pyruvat+ 8NAD+ + 2FAD+ 6H₂O+ 2ADP+ P H HO-C-COO H₂C-COO A HC-COO™ 11 OOC-CH H₂C-COO H₂C-COO™ O=C-COO™ H₂C-COO OOC-C-CH₂ H₂C- NADH+H++ NAD+ H₂O Fumarat COA Oxalacetat Malat 000 FADH₂ FAD 2 Pyruvat H-COA CO₂ Acetyl-CoA Succinat co H₂O ATP COA H₂O ADP+( 6CO2 +8NADH+H+ + 2FADH2 + 2ATP oooooo citrat CO NAD+ NADH + H+ H-COA CO. H₂C-Coo HO-C-COO H₂C-COO™ Isocitrat NAD+ NADH + H+ NAD+ NADH + H+ 0-0-0-0-0 a-ketoglutarat B Umwandlung Pyruvat zu Acetyl-CoA: Pyruvat + NAD+ + COA-SHAcetyl-CoA + CO₂ + NADH+H* Citratzyklus: Acetyl-CoA +3 NAD+ + 3 H₂O + ADP +P+FAD2 CO₂ + 3 NADH + 3 H+ + COA-SH+ ATP + FADH₂ Glucose Glykolyse Pyruvat Citrat- zyklus Atmungskette H₂C-COO HC-COO™ HC-COO I OH H₂C-COO H₂C O=C-Coo Atmungskette: Redoxsysteme und protonenmotorische Kraft: in der Gykolyse, der oxidativen Decarboxylierung und dem Citratzyklus wird die Glucose vollständig zu CO2 und Wasserstoff abgebaut - - - - Die dabei gebildeten Reduktionsäquivalente NADH+H+ und FADH2 tragen einen großen Teil der chemischen Energie - Der letzte teil der Energiegewinnung aus Glucose erfolgt in der Atmungskette Ort der Atmungskette: innere Mitochondrienmembran An der Atmungskette ist eine Vielzahl von Redoxsystemen beteiligt Dieses Teilreaktionen sind nötig, um die Elektronen schrittweise auf den Sauerstoff zu übertragen Eine direkte Übertragung der Elektronen ist zu stark exergon, dass sie explosiv ablaufen würde Die stufenweise Übertragung der Elektronen von Redoxsystem zu Redoxsystem macht die Energie der Zelle nutzbar, da immer nur kleine Mengen an Energie freigegeben werden Das Bestreben zur Aufnahme von Elektronen wird immer höher Die Elektronen des NADH+H+ werden auf den Komplex I und dann auf Ubichino übertragen Die des FADH2 erst auf Komplex II und dann auf Ubichino Das größte Bestreben Elektronen aufzunehmen besitzt Sauerstoff Daher werden am Ende die Elektronen von Komplex IV auf Sauerstoff übertragen O²- + 2H+ H₂O Die Redoxysysteme geben bei der Reduktion Energie ab, diese Energie wird genutzt um Protonen gegen das Konzentrationsgefälle in den Intermembranraum zu pumpen Als Protonenpumpe wirken Enzymkomplexe I,III, IV Durch Anhäufung von Protonen im Intermembranraum entsteht ein Protonen- oder Konzentrationsgradient, an der inneren Mitochondrienmembran Die Protonenkonzentration in der Mitochondrienmatrix wird durch die Synthese von Wasser zusätzlich verringert Wegen der positiven Ladung der Protonen entsteht ein Ladungsgradient Protonengradient und Ladunsgradient stellen gemeinsam eine potentielle Energiequelle dar: protonemotorische Kraft Chemiosmose: die protonenmotorische Kraft, stellt die Energiequelle dar, welche die Zelle zur ATP-Bildung nutzen kann Protonen können nicht durch die Membran diffundieren, sondern nur durch bestimmte Tunnelproteine ATP- Synthasen Dieser Energie freisetzende Protonenfluss ermöglicht die ATP-Bildung Die Phosphorylierung von ADP erfolgt durch die Oxidation von FADH2 und NADH+H+ somit spricht man von einer oxidativen Phosphorylierung Da chemische Energie aus Redoxreaktionen zum Aufbau eines osmotischen Gradients genutzt wird, bezeichnet man den Prozess als Chemiosmose Die ATP- Synthase hat zwei Aufgaben: Rückdiffusion der Protonen in die Mitochondrienmatrix und Nutzung der Energie der Protonendiffusion zur Synthese von ATP aus ADP und Phosphat Die ATP-Bildung ist reversible (umkehrbar), somit muss die onzentration von ATP im Mitochondrium gering gehalten werden, damit nicht die Rückreaktion zu ADP+P einsetzt ATP wird direkt nach der Synthese im Mitochondrium zu den Orten seines Verbrauchs transportiert - Bilanzgleichung: 10 NADH+H+ + 2 FADH₂2 34 ATP – bei einer vollständigen Oxidation entstehen 38 ATP-Moleküle 34 durch die Atmungskette und die restlichen 4 durch Glykolyse und Citratzyklus, jedoch müssen 2 ATP Moleküle abgezogen werden, für den Transport von NADH+H+ aus dem Cytoplasma ins Mitochondrium > insgesamt 36 Moleküle ATP werden durch ein Glucose- Moleküle gewonnen Energie der Elektronen NADH+H* Komplex I ADP + Pi ATP FADH₂ ADP + Pi 20 Komplex III ATP Komplex II -Ubichinon -Cytochrom c Komplex IV ADP + Pi ATP Abb. 3.14: Atmungskette und oxidative Phosphorylierung 2 NADH +2H* 2 NADH +2H* e 6 NADH +6H* e e 2 FADH₂ 6 H₂0 werden verbraucht, 12 entstehen neu. 2 H H₂O 2 +2H* + +½20₂ Glucose Glykolyse Pyruvat Citratzyklus Atmungskette Innenraum (Matrix) innere Membran des Mitochondriums Raum zwischen den beiden Mitochondrium- membranen Glucose Glykolyse Pyruvat Pyruvatoxidation Citratzyklus Acetylrest als Acetyl-CoA 20 24 e COUN Atmungskette A NADH+H 12-mal NAD Weg der Elektronen Weg der Protonen NADH+H*+0₂ +3 ADP+3 PNAD + H₂O + 3 ATP D FADH₂ + O₂ +2 ADP +2 PFAD + H₂O + 2 ATP с Abb. 106.1 Atmungskette. A Mitochondrium; B Ausschnitt aus der Mitochondrienmembran; C Schema; D Bilanz H₂O 2 ATP 2 CO₂ 4 CO₂ 2 ATP Falten der inneren Membran = Cristae -Außenmembran des Mitochondriums -Raum zwischen den Membranen- innere Membran- Innenraum (Matrix)- 34 ATP H₂O Ribosom -DNA ATP-Synthase 2H* + 10₂ ATP TIRAS ADP + P₁ ATP- Synthese System Cytosol

Biologie /

Stoffwechsel

Stoffwechsel

user profile picture

Emily

86 Followers
 

Biologie

 

11/12/13

Lernzettel

Stoffwechsel

Dieser Inhalt ist nur in der Knowunity App verfügbar.

 Stoffabbau- Zellatmung:
die Umwandlung energiereicher körpereigener Verbindungen in energieärmere Stoffe nennt man
Dissimilation
Dabei wird

App öffnen

Teilen

Speichern

10

Kommentare (1)

E

Cool, mit dem Lernzettel konnte ich mich richtig gut auf meine Klassenarbeit vorbereiten. Danke 👍👍

- Zellatmung - Gärung

Ähnliche Knows

Oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus

Know Oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus  thumbnail

33

 

11

Zellatmung

Know Zellatmung  thumbnail

124

 

11/12/10

Zellatmung

Know Zellatmung  thumbnail

961

 

11/12/13

Zellatmung

Know Zellatmung thumbnail

36

 

11/12/13

Mehr

Stoffabbau- Zellatmung: die Umwandlung energiereicher körpereigener Verbindungen in energieärmere Stoffe nennt man Dissimilation Dabei wird Energie frei gesetzt. Diese wird in Form von ATP als Wärme nutzbar. für diese Umwandlung wird Sauerstoff benötigt = Zellatmung Bei der Zellatmung wird Energiereiche Verbindung Glucose vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidiert Die chemische Energie wird in mehreren Teilschritten abgegeben und in Form von ATP gespeichert Zellatmung Aerob, mit Sauerstoff Vollständige Oxidation Hoher Energiegewinn ATP als Universelle Energiegewährung: Aufbau: Nucleotid Dicht gedrängte Phosphatgruppe stoßen sich ab > die endständige energiereiche Phosphatgrupppe wird unter Hydrolyse abgespalten Reaktion bei der ATP frei wird: ATP + H₂O ADP+ P+ H+ ATP ermöglicht Arbeit: - Redoxreaktionen: Oxidation: Abgabe von Elektronen; exergonische Reaktion Reduktion: Aufnahme von Elektronen; endergonische Reaktion Oxidationsmittel: der Elektronen aufnehmende Stoff (Elektronenakzeptor) Reduktionsmittel: der Elektronen abgebende Stoff (Elektronendonator) aktiviert chemische Reaktionen Aktiver Transport durch Membranen Muskelkontration Biosynthese - Gärung Anaerob, ohne Sauerstoff Unvollständige Oxidation Niedriger Energiegewinn - Oft wird die Oxidation deshalb als Wasserstoffabgabe und Reduktion als Wasserstoffaufnahme bezeichnet Reduktionsäquivalent: Oxidation und Reduktion sind immer gekoppelt Bei der Oxidation organsicher Moleküle werden meist zwei Elektronen und zwei Wasserstoffionen (Protonen) abgegeben überträgt Energiereiche Elektronen auf andere Stoffe Im Stoffwechsel: NAD+ und FAD >fungieren als Coenzyme Bereitstellung der Energie in der Zelle: Zellatmung: Oxidation organischer Stoffe: Stufenprozess: Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette > es entsteht eine kleine Menge ATP Trennung nach Kompartimenten: Teilvorgänge spielen sich in getrennten Kompartimenten ab; Mitochondrien: Kraftwerke der Zelle; oxidative Phosphorylierung liefert Hauptteil an Energie Gewinnen chemischer Energie: Phosphorylierung von ADP zu ATP liefert verwertbare...

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Mit uns zu mehr Spaß am Lernen

Hilfe bei den Hausaufgaben

Mit dem Fragen-Feature hast du die Möglichkeit, jederzeit Fragen zu stellen und Antworten von anderen Schüler:innen zu erhalten.

Gemeinsam lernen

Mit Knowunity erhältest du Lerninhalte von anderen Schüler:innen auf eine moderne und gewohnte Art und Weise, um bestmöglich zu lernen. Schüler:innen teilen ihr Wissen, tauschen sich aus und helfen sich gegenseitig.

Sicher und geprüft

Ob Zusammenfassungen, Übungen oder Lernzettel - Knowunity kuratiert alle Inhalte und schafft eine sichere Lernumgebung zu der Ihr Kind jederzeit Zugang hat.

App herunterladen

Knowunity

Schule. Endlich Einfach.

App öffnen

Alternativer Bildtext:

Energie; Großteil geht als Wärme verloren Glykolyse: Bei Glykolyse und Citratzyklus wird die Glucose schrittweise zu Wasser und Kohlenstoffdioxid zerlegt Ein großer Teil der dabei frei werdenden Energie wird zur Reduktion von NAD+ und FAD zu NADH+ H+ und FADH2 genutzt - - Reduktionsäquivalente = Elektronenüberträger, dienen in der Atmungskette, zur Reduktion von Sauerstoff zu Wasser; dabei wird Energie in Form von ATP gespeichert Ort der Gykolyse: Cytoplasma Aus einem Glucose- Molekül (C6- Körper), werden zwei Moleküle Pyruvat (C3-Körper) gebildet Glucosemoleküle sind reaktionsträger aber energiereich Glucose wird durch die Übertragung von einer Phosphatgruppe von einem ATP Molekül aktiviert Das entstandene Produkt ist somit reaktiver Am anderen Ende wird eine weitere Phosphatgruppe angehängt, dadurch kann eine Spaltung zu zwei C3-Körper erfolgen - Die entstanden C3-Körper werden oxidiert und dadurch NAD+ zu NADH+H+ reduziert Eine gelöste Phosphatgruppe wird gebunden, die im nächsten Schritt auf ADP übertragen wird und somit entsteht ATP Dadurch entsteht Pyruvat und auf ADP wird eine weitere Phosphatgruppe übertragen 2Pyruvat (C3-Körper) + 2NADH+H+ + 2ATP Bilanzgleichung: Glucose (C6H12O6) + 2NAD+ + 2ADP +2P Energiefreisetzung C6 6 C6 2xC₂ 2xC₂ 2xC: 2xC₂ 2xC₂ P Side H₂O NAD NADH+H OOOO 2xC₂ Glycerinaldehyd- 3-phosphat Pi H₂0 000000 Glucose OOOOOOⓇ Glucose-6-phosphat ADP ATP ATP ADP OOOOOOⓇ Fructose-6-phosphat und by St. ℗OOOOOOⓇ Fructose-1,6-bisphosphat ATP H₂O ADP 1,3-Bisphosphoglycerat ADP ATP NAD NADH+H ADP OOOⓇ 3-Phosphoglycerat ATP 2-Phosphoglycerat H₂O Phosphoenolpyruvat Pyruvat ADP ATP Dihydroxy- aceton- phosphat Abb. 3.11: Ablauf der Glykolyse Die Oxidative Decarboxylierung und der Citratzyklus: die oxidative Decarobxylierung stellt das Bindemitglied zwischen Glykolyse und dem Cltratzyklus dar - Pyruvat (C3-Körper) diffundiert entlang des Konzentrationsgefälle in die Matrix des Mitochondirums Es ist der Ausgangsstoff der oxidative Cecarboxylierung Bei Anwesenheit von Sauerstoff wird Kohlenstoffdioxid (CO₂) von Pyruvat abgespalten und an ein Coenzym A (COA) angelagert - - Bei dieser Reaktion wird Energie frei, die zur Reduktion von NADH+H+ verwendet wird Es entsteht Acetyl-CoA (C2-Körper) - das entstandene energiereiche Acetyl-CoA wird unter Abspaltung von Coezym A (COA) auf einen C4-Körper (Oxalacetat) übertragen Es entsteht ein C6-Körper, das Citrat Die 8 Teilschritte des Citratzyklus finden in der Mitochondrienmatrix statt Dabei werden sämtliche C-Atome des Glucosemoleküls zu Kohlenstoffdioxid umgewandelt Der Citratzyklus ist ein Kreisprozess Bilanzgeleichung: 2 Pyruvat+ 8NAD+ + 2FAD+ 6H₂O+ 2ADP+ P H HO-C-COO H₂C-COO A HC-COO™ 11 OOC-CH H₂C-COO H₂C-COO™ O=C-COO™ H₂C-COO OOC-C-CH₂ H₂C- NADH+H++ NAD+ H₂O Fumarat COA Oxalacetat Malat 000 FADH₂ FAD 2 Pyruvat H-COA CO₂ Acetyl-CoA Succinat co H₂O ATP COA H₂O ADP+( 6CO2 +8NADH+H+ + 2FADH2 + 2ATP oooooo citrat CO NAD+ NADH + H+ H-COA CO. H₂C-Coo HO-C-COO H₂C-COO™ Isocitrat NAD+ NADH + H+ NAD+ NADH + H+ 0-0-0-0-0 a-ketoglutarat B Umwandlung Pyruvat zu Acetyl-CoA: Pyruvat + NAD+ + COA-SHAcetyl-CoA + CO₂ + NADH+H* Citratzyklus: Acetyl-CoA +3 NAD+ + 3 H₂O + ADP +P+FAD2 CO₂ + 3 NADH + 3 H+ + COA-SH+ ATP + FADH₂ Glucose Glykolyse Pyruvat Citrat- zyklus Atmungskette H₂C-COO HC-COO™ HC-COO I OH H₂C-COO H₂C O=C-Coo Atmungskette: Redoxsysteme und protonenmotorische Kraft: in der Gykolyse, der oxidativen Decarboxylierung und dem Citratzyklus wird die Glucose vollständig zu CO2 und Wasserstoff abgebaut - - - - Die dabei gebildeten Reduktionsäquivalente NADH+H+ und FADH2 tragen einen großen Teil der chemischen Energie - Der letzte teil der Energiegewinnung aus Glucose erfolgt in der Atmungskette Ort der Atmungskette: innere Mitochondrienmembran An der Atmungskette ist eine Vielzahl von Redoxsystemen beteiligt Dieses Teilreaktionen sind nötig, um die Elektronen schrittweise auf den Sauerstoff zu übertragen Eine direkte Übertragung der Elektronen ist zu stark exergon, dass sie explosiv ablaufen würde Die stufenweise Übertragung der Elektronen von Redoxsystem zu Redoxsystem macht die Energie der Zelle nutzbar, da immer nur kleine Mengen an Energie freigegeben werden Das Bestreben zur Aufnahme von Elektronen wird immer höher Die Elektronen des NADH+H+ werden auf den Komplex I und dann auf Ubichino übertragen Die des FADH2 erst auf Komplex II und dann auf Ubichino Das größte Bestreben Elektronen aufzunehmen besitzt Sauerstoff Daher werden am Ende die Elektronen von Komplex IV auf Sauerstoff übertragen O²- + 2H+ H₂O Die Redoxysysteme geben bei der Reduktion Energie ab, diese Energie wird genutzt um Protonen gegen das Konzentrationsgefälle in den Intermembranraum zu pumpen Als Protonenpumpe wirken Enzymkomplexe I,III, IV Durch Anhäufung von Protonen im Intermembranraum entsteht ein Protonen- oder Konzentrationsgradient, an der inneren Mitochondrienmembran Die Protonenkonzentration in der Mitochondrienmatrix wird durch die Synthese von Wasser zusätzlich verringert Wegen der positiven Ladung der Protonen entsteht ein Ladungsgradient Protonengradient und Ladunsgradient stellen gemeinsam eine potentielle Energiequelle dar: protonemotorische Kraft Chemiosmose: die protonenmotorische Kraft, stellt die Energiequelle dar, welche die Zelle zur ATP-Bildung nutzen kann Protonen können nicht durch die Membran diffundieren, sondern nur durch bestimmte Tunnelproteine ATP- Synthasen Dieser Energie freisetzende Protonenfluss ermöglicht die ATP-Bildung Die Phosphorylierung von ADP erfolgt durch die Oxidation von FADH2 und NADH+H+ somit spricht man von einer oxidativen Phosphorylierung Da chemische Energie aus Redoxreaktionen zum Aufbau eines osmotischen Gradients genutzt wird, bezeichnet man den Prozess als Chemiosmose Die ATP- Synthase hat zwei Aufgaben: Rückdiffusion der Protonen in die Mitochondrienmatrix und Nutzung der Energie der Protonendiffusion zur Synthese von ATP aus ADP und Phosphat Die ATP-Bildung ist reversible (umkehrbar), somit muss die onzentration von ATP im Mitochondrium gering gehalten werden, damit nicht die Rückreaktion zu ADP+P einsetzt ATP wird direkt nach der Synthese im Mitochondrium zu den Orten seines Verbrauchs transportiert - Bilanzgleichung: 10 NADH+H+ + 2 FADH₂2 34 ATP – bei einer vollständigen Oxidation entstehen 38 ATP-Moleküle 34 durch die Atmungskette und die restlichen 4 durch Glykolyse und Citratzyklus, jedoch müssen 2 ATP Moleküle abgezogen werden, für den Transport von NADH+H+ aus dem Cytoplasma ins Mitochondrium > insgesamt 36 Moleküle ATP werden durch ein Glucose- Moleküle gewonnen Energie der Elektronen NADH+H* Komplex I ADP + Pi ATP FADH₂ ADP + Pi 20 Komplex III ATP Komplex II -Ubichinon -Cytochrom c Komplex IV ADP + Pi ATP Abb. 3.14: Atmungskette und oxidative Phosphorylierung 2 NADH +2H* 2 NADH +2H* e 6 NADH +6H* e e 2 FADH₂ 6 H₂0 werden verbraucht, 12 entstehen neu. 2 H H₂O 2 +2H* + +½20₂ Glucose Glykolyse Pyruvat Citratzyklus Atmungskette Innenraum (Matrix) innere Membran des Mitochondriums Raum zwischen den beiden Mitochondrium- membranen Glucose Glykolyse Pyruvat Pyruvatoxidation Citratzyklus Acetylrest als Acetyl-CoA 20 24 e COUN Atmungskette A NADH+H 12-mal NAD Weg der Elektronen Weg der Protonen NADH+H*+0₂ +3 ADP+3 PNAD + H₂O + 3 ATP D FADH₂ + O₂ +2 ADP +2 PFAD + H₂O + 2 ATP с Abb. 106.1 Atmungskette. A Mitochondrium; B Ausschnitt aus der Mitochondrienmembran; C Schema; D Bilanz H₂O 2 ATP 2 CO₂ 4 CO₂ 2 ATP Falten der inneren Membran = Cristae -Außenmembran des Mitochondriums -Raum zwischen den Membranen- innere Membran- Innenraum (Matrix)- 34 ATP H₂O Ribosom -DNA ATP-Synthase 2H* + 10₂ ATP TIRAS ADP + P₁ ATP- Synthese System Cytosol