Entsteht bei der Zellatmung direkt ATP?
Guten Tag,
ich habe bisher immer gedacht, dass bei der Zellatmung ATP als direktes Endprodukt erzeugt wird.
Allerdings habe ich weitergelesen im Schulbuch, dass bei der Zellatmung durch Abbau von Glucose nur die chemische Energie freigesetzt wird ( die 2880 KJ ), die genutzt wird um ADP mit einer Phosphatgruppe zu binden ( Phosphorlierung? ) und erst daraus entsteht ATP ( 1 ATP = 30 KJ)
Ist das richtig? Denn unser Lehrer hat nichts davon erzählt bisher.
3 Antworten
ATP (Adenosintriphosphat) wird gebildet, indem ADP (Adenosindiphosphat) mit einer weiteren Phosphatgruppe phosphoryliert wird.
In der Zellatmung entsteht ATP an drei verschiedenen Stellen:
- In der Glykolyse durch Substratkettenphosphorylierung. Das heißt, dass eine organisch ans Substrat gebundene Phosphatgruppe auf ADP übertragen wird. Aus einem Glucosemolekül können in der Glykolyse 4 ATP gebildet werden, da die Glykolyse aber zunächst erst 2 ATP verbraucht, beträgt die Nettoausbeute 2 ATP.
- Im Citratzyklus entsteht bei der Oxidation von Succinat zu Fumarat 1 GTP (Guanosintriphosphat), das äquivalent in ATP umwandelbar ist. Ein Glucosemolekül reicht für zwei Umläufe, es entstegen aus einem Glucosemolekül also 2 GTP.
- In der Atmungskette (Endoxidation) wird ATP durch oxidative Phosphorylierung gebildet. Die Elektronen aus der Glucose wurden in der Glykolyse, am Pyruvat-Dehydrogenasekomplex (PDH) und im Citratzyklus auf Reduktionsäquivalente (NADH2 und FADH2) übertragen. Diese reichen ihre Elektronen schrittweise an Sauerstoff als finalem Elektronenakzeptor weiter, der dadurch zu Wasser reduziert wird. Die Energie des Elektronenflusses wird genutzt, um Protonen (H+) aus der Mitochondrienmatrix in den Intermembranraum zu transportieren und so einen elektrochemischen Gradienten aufzubauen. Dieser treibt durch Rückfluss der H+ die ATP-Synthase an, die die eigentliche Phosphorylierung von ADP zu ATP katalysiert. Pro 1 NADH2 können in der Atmungskette 2.5 ATP gebildet werden, pro 1 FADH2 sind es 1.5 ATP (FADH2 hat ein kleineres Redoxpotential und kann nur 2 statt 4 H+ in den Intermembranraum transpirtieren). Die Atmungskette liefert pro Glucosemolekül aus den insgesamt 10 NADH2 aus Glykolyse (2), PDH (2) und Citratzyklus (6) 25 ATP und aus den 2 FADH2 aus dem Citratzyklus 3 ATP, zusammen also 28 ATP.
Insgesamt können also theoretisch aus 1 Glucose 32 ATP gebildet werden (2 ATP aus der Glykolyse + 2 GTP/ATP aus Citratzyklus + 28 ATP aus Endoxidation.
Wenn ich das noch richtig im Kopf habe, wird 1 ATP bei der Spaltung von PEP (Prospho-Enol-Pyruvat) erzeugt, ein weiteres im Citratzyklus, allerdings zuerst als GTP (Guanosintriphosphat), das gem. GTP + ADP -> GDP + ATP "umphosphatiert" wird.
Der größte Teil des ATP entsteht allerdings in der Atmungskette. Der in NADH und FAD₂ gebundene Wasserstoff wird getrennt. Mit dem Elektron wird Sauerstoff reduziert, das Proton wird durch die Mitochondrienmembran nach außen transportiert, also in den Spalt zwischen innerer und äußerer Membran.
Mit dem Protonengradienten wird eine Protonen"pumpe" angetrieben, die sozusagen in Gegenrichtung läuft. So wie du manche Elektromotoren auch als Generatoren betreiben kannst, kannst du eine Pumpe, die Protonen unter ATP-Verbrauch durch eine Membran pumpt, auch in Gegenrichtung betreiben. Die Evolution denkt ja nicht nach und erfindet einfach was neues, sondern greift auf das Vorhandene zurück und nutzt es anders.
Chemische Energie ist ja nicht etwas, das du auf einem Konto gutschreiben und nach Bedarf abheben kannst, sondern immer etwas stoffliches. Wobei bei Umwandlungen meist auch ein Teil der Energie verloren geht, also in Wärme umgewandelt wird. Soweit ich weiß enthalten die 38 Mol ATP nur 40 % der Energie eines Mols Glucose.
aus adp (2 phospat) + 1 phosphat, wird atp (3 phosphat). also nen materie generator ist das ding nicht. auch geht die glukose nicht verloren sondern wird in CO2 und H20 umgewandelt (unter zugabe von sauerstoff ...)