Overview
Das Video behandelt die oxidative Phosphorylierung als letzten Schritt der Zellatmung, erklärt den Ablauf der Atmungskette und die Bildung von ATP.
Einordnung und Grundlagen
- Oxidative Phosphorylierung ist der finale Abschnitt der Zellatmung.
- Die zentrale Frage: Wie gewinnt der Mensch Energie aus Glucose?
- Glucose liefert Energie für alle lebenswichtigen Prozesse.
- Bei der Oxidation von Glucose werden Elektronen (bzw. Wasserstoffatome) abgegeben.
- Endprodukte der Oxidation sind CO₂ und H₂O; die Energie wird nicht verloren, sondern in ATP gespeichert.
Ablauf der Oxidativen Phosphorylierung
- Findet in der inneren Membran der Mitochondrien statt.
- Besteht aus Elektronentransport (Atmungskette) und Chemiosmose.
- NADH und FADH₂ liefern Elektronen an die Atmungskette.
- Elektronenfluss erfolgt über vier Enzymkomplexe (Komplex I-IV) und zwei kleine Carrier (Ubichinon/Q, Cytochrom C).
- Elektronenübergänge setzen Energie frei.
Aufbau des Protonengradienten
- Energie aus dem Elektronentransport wird genutzt, um Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum zu pumpen.
- Dies erzeugt einen Konzentrations- und Ladungsunterschied (elektrochemischer Gradient).
- Der Intermembranraum wird positiv geladen, die Matrix bleibt negativer geladen.
Chemiosmose und ATP-Synthese
- Protonen diffundieren durch die ATP-Synthase zurück in die Matrix.
- Der Protonenrückfluss treibt die Synthese von ATP aus ADP und Phosphat an.
- Dieser Kopplungsmechanismus heißt Chemiosmose.
- Die ATP-Synthase produziert etwa 100 ATP-Moleküle pro Sekunde.
- Pro Tag produziert und verbraucht ein Mensch etwa 40 kg ATP.
Energiebilanz und Bedeutung
- Jedes NADH liefert ca. 2,5 ATP-Moleküle, jedes FADH₂ etwa 1,5 ATP-Moleküle.
- Aus 10 NADH (pro Glucose) werden circa 25 ATP gebildet.
- Zusammen mit FADH₂ entstehen insgesamt etwa 28 ATP pro Glucosemolekül durch oxidative Phosphorylierung.
- Die Energieausbeute ist wesentlich höher als bei anaeroben Prozessen.
Key Terms & Definitions
- Oxidative Phosphorylierung — Bildung von ATP unter Sauerstoffverbrauch durch Elektronentransportkette und Chemiosmose.
- Atmungskette — Abfolge von Redoxreaktionen in der Mitochondrienmembran, die Elektronen und Protonen transportiert.
- Chemiosmose — Kopplung des Protonenrückflusses durch die Membran mit der ATP-Synthese.
- Protongradient — Unterschied in Protonenkonzentration auf beiden Seiten der Mitochondrienmembran.
- ATP-Synthase — Enzym, das ATP aus ADP und P unter Nutzung des Protonengradienten synthetisiert.
Action Items / Next Steps
- Bei Bedarf das angekündigte Video zur molekularen Funktionsweise der ATP-Synthase anschauen.