Könnte mir jemand bitte diese Abbildung erklären?
Schreibe bald eine Klausur und verstehe überhaupt nichts in Biologie.
1 Antwort
Hi,
das ist die Atmungskette. Sie liegt in der inneren Mitochondrienmembran.
Beim Abbau der "Brennstoffmoleküle" (z.B. Zucker), werden diesen Elektronen entzogen. Diese Elektronen werden in den Mitochondrien zur ATP-Produktion verwendet.
Daher werden die Elektronen von den Brennstoffmolekülen eigens auf Elektronen-Carrier, quasi "Einkaufswagen beladen mit Elektronen" verladen, dem NADH und FADH2. Die siehst du bei deiner Abb. in der "Matrix" unten links. Die Matrix ist der Innenraum der Mitochondrien.
Dann werden die Elektronen in eine Elektronentransportkette der inneren Mitochondrienmembran übergeben und letztlich auf den letzten Elektronenakzeptor, den Sauerstoff (O2) übertragen, wobei Wasser entsteht (H2O, bei "Cytochrom").
Dabei wird Energie frei, die dazu verwendet wird, Protonen (H+-Ionen) durch die innere Mitochondrienmembran in den Zwischenraum ("Intermembranraum") zu pumpen.
Die dort hineingepumpten Protonen stellen eine Form gespeicherter Energie dar, die letztlich aus dem Abbau der Nährstoffmoleküle stammt. Auf der einen Seite sind ganz viele Protonen (H+-Ionen, oben im Intermembranraum) und auf der anderen Seite weniger, es entsteht ein Protonen-Ungleichgewicht, ein Protonen-Gradient. Ähnlich wie ein volle Talsperre. Beim Ablassen des Talsperrenwassers an der Staumauer, kann man damit Turbinen antreiben, um Strom zu erzeugen. Eine volle Talsperre ist also auch eine Form gespeicherter Energie, die man zur Stromerzeugung nutzen kann. Die Staumauer ist in deiner Abb. die innere Mitochondrienmembran. Beim Rückfluss der Protonen durch die innere Membran der Mitochondrien, erzeugen "molekulare Turbinen" ("ATP-Synthase", ganz rechts) das energiereiche Produkt ATP. ATP ist eine universelle Energiewährung der Zellen. Damit hat die Atmungskette ihren Zweck erfüllt.
Lass uns den Prozess nun mal in den Mitochondrien lokalisieren und ihn inhaltlich auf 3 wesentliche Aspekte reduzieren, damit du es vielleicht leichter verstehen kannst:
1.)
- Um ATP gewinnen zu können, bauen Mitochondrien einen Gradienten aus H+-Ionen (Protonen) über die innere Mitochondrienmembran (blau) auf. Das ist eine Form von gespeicherter Energie, vergleichbar mit einer gefüllten Talsperre (orange, H+).
2.)
- Die Energie zum Aufbau des H+-Gradienten (zum Füllen der Talsperre), wird durch eine Elektronentransportkette (Atmungskette, deine Abb.) erbracht, in die die Elektronen eingespeist 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 in die Atmungskette übertragen können (orange, "e-"). Sie sind sozusagen das Antriebsmittel für die Pumpfunktion der Atmungskette (als orangenes Kästchen angedeutet), die den H+-Gradienten aufbaut.
- Die in der Elektronentransportkette der inneren Mitochondrienmembran eingespeisten Elektronen werden durch eine Reihe von Proteinkomplexen der inneren Mitochondrienmembran (vgl. deine Abb, hier nur durch ein orangenes Kästchen angedeutet) letztlich auf Sauerstoff (O2) übertragen (orange).
- Dabei werden NADH und FADH2 wieder zurück-oxidiert zu NAD+ und FAD+ und stehen wieder als leere Einkaufswagen für neue Elektronen frei zur Verfügung.
3.)
- 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 nutzen (grün).
Das war es schon. Viel Erfolg! LG.
