ATP-Synthese in den Mitochondrien: Der Schlüssel zur zellulären Energiegewinnung
Die Zellatmung ist ein fundamentaler Prozess in den Mitochondrien, bei dem durch die ATP-Synthase Energie in Form von ATP gewonnen wird. Dieser komplexe Vorgang basiert auf dem Prinzip der chemiosmotischen Kopplung, bei der ein Protonengradient die treibende Kraft darstellt.
Definition: Die ATP-Synthase ist ein Tunnelprotein in der inneren Mitochondrienmembran, das die protonenmotorische Kraft in chemische Energie (ATP) umwandelt.
Im Intermembranraum der Mitochondrien herrscht eine hohe Protonenkonzentration, während in der Mitochondrienmatrix die Konzentration niedrig ist. Dieser Konzentrationsgradient entsteht durch die Atmungskette und wird für die ATP-Synthese genutzt. Die Protonen können nicht einfach zurück diffundieren, sondern müssen durch die ATP-Synthase wandern, wobei ihre Energie zur ATP-Bildung genutzt wird.
Highlight: Pro NADH+H+ werden durch drei Komplexe der Atmungskette 3 Protonen in den Intermembranraum gepumpt, was zur Bildung von 3 ATP-Molekülen führt. Bei FADH₂ sind es 2 Protonen und entsprechend 2 ATP-Moleküle.
Die Energiebilanz der Zellatmung ist beeindruckend: 10 NADH+H+ liefern 30 ATP, während 2 FADH₂ weitere 4 ATP beisteuern. Insgesamt werden während der Atmungskette 34 ATP-Moleküle gewonnen. Das neu synthetisierte ATP wird sofort an seinen Verbrauchsort transportiert, um eine Rückreaktion zu verhindern.