Die Endoxidation (Atmungskette)

Christoph Olling u. Harm Trei
Biologie LK 13.2 Abiturvorbereitung
10.03.04
Glykolyse, Zitronensäurezyklus und Atmungskette
Glykolyse:
 läuft im Cytoplasma jeder Zelle ab
 wichtigste Aufgabe ist die Spaltung des C6-Körpers Glucose in zwei
Moleküle Brenztraubensäure (C3-Körper)
 Ablauf: Am Anfang der Glykolyse steht eine Phosphorylierung von Glucose zu
Glucose-6-phosphat. Dazu wird zunächst ATP benötigt. Nach Umwandlung in
Fructose-6-phosphat dient wieder ATP zur weiteren Phosphorylierung zu Fructose1,6-bisphosphat. Mit der Bildung von zwei C3-Körpern, nämlich Glycerinaldehyd3-phophat und Dihydroxyaceton-phosphat, ist der erste Abschnitt der Glykolyse
beendet. Diese beiden Verbindungen stehen miteinander im Gleichgewicht. Über
vier weitere Abbauschritte erfolgt schließlich die Umwandlung zu
Brenztraubensäure, der zentralen Verbindung im Glucoseabbau.
Im weiteren Verlauf werden noch 2x2 Moleküle ATP gebildet, sowie 2 Moleküle
NADH+H+.
Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P  2 Brenztraubensäure + 2 NADH+H+ + 2 ATP
Zitronensäurezyklus:
 findet in den Mitochondrien, unter aeroben Bedingungen, statt (Matrix der
Mitochondrien)
 weiterer Abbau von Brenztraubensäure in einem Kreisprozess
 Kohlenstoffgerüst der Brenztraubensäure wird in drei Moleküle Kohlenstoffdioxid
gespalten und verlässt dann über die Atmung den Stoffwechsel
 wichtigste Verbindungen des gesamten Abbaus sind vier Moleküle NADH+H+ und
ein Molekül FADH2 , sowie ein Molekül GTP
Brentraubensäure + 4 NAD+ + FAD + GDP + P + 3 H2O  3 CO2 + 4 NADH+H+ + FADH2 + GTP +CoA
Die Endoxidation (Atmungskette):
 Erst während der sog. Atmungskette wird der Hauptteil der in Glukose chemisch
gebundenen Energie für den Organismus verfügbar gemacht. Dieser Schritt vollzieht
sich in bestimmten Zellorganellen, den Mitochondrien, die deshalb auch als
Kraftwerke der Zellen bezeichnet werden.
 Die zuvor in der Glykolyse bzw. im Zitronensäurezyklus gebildeten
Reduktionsäquivalente NADHH und FADH2 geben dabei je 2 Elektronen an
Redoxsysteme (Atmungsenzyme), die in die innere Mitochondrienmembran
eingelagert sind, ab, wobei gleichzeitig zwei Protonen aus der Matrix in den
Intermembrahnraum gepumpt werden. NADHH wird dabei zu NAD  und FADH2
zu FAD oxidiert (Elektronenabgabe).
 Die Energie des Protonentransportes stammt aus dieser Oxidation bzw. aus der
Elektronentransportkette, die die Elektronen durchlaufen. Sie verrichten dabei
mechanische Arbeit, die die Atmungsenzyme für den Transport nutzen können. Da
FADH2 seine Elektronen erst später an die Elektronentransportkette abgibt, und
darum weniger Protonen transportiert werden können als dies bei NADHH der Fall
ist, werden aus ihm nur 2 anstatt 3 Molekükle ATP gebildet.
Christoph Olling u. Harm Trei
Biologie LK 13.2 Abiturvorbereitung
10.03.04
 Die 4 Elektronen werden schließlich zusammen mit 4 Protonen auf ein
Sauerstoffmolekül übertragen, das hier als finaler Elektronenakzeptor fungiert und es
entstehen zwei Wassermoleküle. Auch hierbei werden wiederum Protonen aus der
Matrix in den Intermembranraum gepumpt.
 Durch den stetigen Protonentransport entsteht ein sog. chemi-osmotischer Gradient,
der sich aus einem Konzentrationsgefälle, einem elektrischem Potentialgelälle und
einem pH-Wert-Gefälle zusammensetzt. ( Chemiosmose)
 In dieser geringen Entrophie ist ein hohes Maß an Energie gespeichert, welches
wiederum von einem Enzym genutzt werden kann. Die ATP-Synthase phosphoryliert
dabei ADP zu ATP während Protonen entlang des Gradienten zurück in die
Mitochondrienmtrix strömen.
 Diesen Vorgang nennt man oxidative Phosphorylierung, weil er durch die Oxidation
– den Elektronenverlust – der Reduktionsäquivalente bzw. der Redoxsysteme
angetrieben wird.