Definition Endoxidation/Atmungskette?
Ich habe es bereits gegoogelt und keine Definition gefunden, die ich wirklich verstanden habe. Könnte bitte jemand versuchen dies nochmal in seinen eignen Worten versuchen zu erklären/definieren?
Danke im Voraus!
2 Antworten
Hi, dazu muss man den Prozess in den Gesamtzusammenhang einordnen, um eine Definition zu finden.
Wir sind im Energiestoffwechsel. Das energetische Wechselgeld der Zellen ist ATP. Dieses kann energieabhängige Reaktionen antreiben. Schaut man sich die Möglichkeiten der ATP-Bildung in Zellen an, dann sind diese sehr begrenzt, es bedarf einerseits eines stark exergonen Prozesses, um diesen andererseits an den endergonen Prozess der ATP-Bildung zu koppeln. Von der Idee klingt das eventuell einfach, die Umsetzung erfolgt jedoch recht komplex.
Um es inhaltlich zu reduzieren, hab ich eine stark vereinfachte Skizze angehangen, die es auf das Wesentliche reduziert, was wir betrachten wollen.
Um ATP gewinnen zu können, bauen Zellen bzw. bestimmte Organellen von ihnen, namentlich Mitochondrien, einen elektrochemischen Gradienten aus H+-Ionen (Protonen) über eine Membran (innere Mitochondrienmembran, blau) auf, das ist eine Form von gespeicherter Energie, vergleichbar mit einer gefüllten Talsperre (oranger Teil).
Der Rückfluss der H+-Ionen durch die Membran (grün), treibt die ATP-Synthese an, ähnlich wie Turbinen am Fuße einer Talsperre, wenn diese ausläuft. Es sind H+-transportierende ATP-Synthasen in der inneren Mitochondrienmembran, die die im Gradienten gespeicherte Energie für die ATP-Synthese nutzbar machen (das sind die "Turbinen", grün).
Die Energie zum Aufbau des H+-Gradienten (zum Füllen der Talsperre), wird durch Redoxprozesse aufgebracht, in die die Elektronen eingespeist (übertragen) werden, die aus dem Abbau der Brennstoffmoleküle der Nahrungsstoffe stammen. Bei der Glykolyse (Zuckerabbau), der Fettsäureoxidation (Fettabbau) und im Citratzyklus (Stoffwechselzyklus) entstehen NADH und FADH2, das sind energiereiche Moleküle, die Elektronen übertragen können, deren Elektronen in die Redoxkette zum Aufbau des Gradienten der ATP-Gewinnung eingespeist werden (orange, e-). Sie sind sozusagen das Antriebsmittel für den Motor (das organene Kästchen), der den H+-Gradienten aufbaut, mit dem ATP letztlich erzeugt wird (grün). Dabei werden NADH und FADH2 wieder zurück-oxidiert zu NAD und FAD und stehen wieder frei zur Verfügung. Es ist der letzte oxidative Schritt im Abbau der Nahrungsstoffe, bei dem NADH und FADH2 wieder zurück oxidieren, daher ist es quasi eine "End-Oxidation" auf einem Abbauweg der Brennstoffmoleküle zur Erzeugung energiereicher Produkte (ATP).
Die in die Redoxkette der inneren Mitochondrienmembran eingespeisten Elektronen werden durch eine Reihe von Proteinkomplexen der inneren Mitochondrienmembran (hier nur durch ein orangenes Kästchen angedeutet) letztlich auf Sauerstoff (O2) übertragen (orange), Sauerstoff ist der Endakzeptor dieser Elektronentransportkette, die man daher "Atmungskette" nennt, dabei ensteht als Endprodukt Wasser (H2O).
Damit die Zellatmung stattfinden kann, erfolgt auch eine äußere Atmung, das Heranführen des benötigten Sauerstoffs über Atmungsorgane (Lungen) und transportierendes quasi "flüssiges Gewebe", was eigens darauf spezialisiert ist, den benötigten Sauerstoff durch den Körper zu transportieren und den Mitochondrien zuzuführen, Blut (Adern), stellt Sauerstoff für die Atmungskette und die Erzeugung von ATP bereit. Anhand des betriebenen Aufwandes, wir atmen ständig ein und aus, das Blut transportiert ständig Sauerstoff zum Gewebe, erkennt man, wie zentral für das Überleben, dieser Teil des Energiestoffwechsels ist. Daher findet er auch Eingang in den Stoff des Unterrichts. Er ist von herausragender Bedeutung für das Fach, universell verbreitet in den Lebensform, die auf der Erde angetroffen werden, einschließlich des Menschen.
Fazit: Der Transport der Elektronen durch die Elektronentransportkette der inneren Mitochondrienmembran treibt den H+-Transport durch die innere Mitochondrienmembran in den Intermembranraum der Mitochondrien an, wenn die H+-Ionen durch einen Enzymkomplex in der inneren Mitochondrienmembran in die Mitochondrienmatrix zurückfließen, wird ATP gebildet (grün). Diese Elektronentransportkette aus diversen transmembranen Proteinkomplexen der inneren Mitochondrienmembran, die in der Skizze nicht aufgelöst erscheinen, nennt man Atmungskette. Die Oxidation und Regenerierung der Elektronenüberträger (NADH ---> NAD, Endoxidation) und die Phosphorylierung (ADP + Pi ---> ATP) sind durch einen H+-Gradienten an der inneren Mitochondrienmembran miteinander gekoppelt. Deswegen nennt man diesen Weg der ATP-Bildung auch "oxidative Phosphorylierung". Atmungskette und Endoxidation sind also Teil der oxidativen Phosphorylierung. Gruß, Cliff
Was genau verstehst du denn nicht?
LG