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Name: Auth, Philipp

 

Endoxidation (=Atmungskette oder oxidative Phosphorylierung)

In den ersten drei Schritten der Zellatmung wurde der durch die Photosynthese gewonnene, energiereiche Stoff Glucose, zu Kohlenstoffdioxid abgebaut.

Bei diesem Abbau wurden allerdings nur 4mol ATP gewonnen, da viel Energie für den Aufbau der Reduktionsäquivalente benötigt wurde.

Die Stoffe NADH/H+ und FADH2 dienen der weiteren Energiegewinnung, indem sie einen Protonengradienten aufbauen. Dabei entstehen wieder NAD+ und FAD, sodass man von einer „Regenerationsreaktion“ spricht.

NADH/H+ und FADH2 werden also mit Hilfe von O2 oxidiert und liefern somit jeweils 3mol bzw. 2mols ATP.

Folglich werden NADH/H+ und FADH2 wieder zu NAD+ und FAD regeneriert.

 

Ablauf

In einem ersten Schritt werden NADH/H+ und FADH2 mit Hilfe von O2 oxidiert und liefern so jeweils 3 mol bzw. 2mol ATP, also noch einmal zusätzliche 34mol ATP (siehe Reaktionsgleichung). Die entstandene Energie wird nur sehr langsam und schrittweise frei, da sie dem Aufbau eines Protonengradienten dient, der für die Bildung von ATP zuständig ist.

So werden nun Elektronen und Protonen von der inneren Seite (Matrix) nach Außen befördert, sodass sich dort der Gradient aufbaut (siehe Grafik bei I) Die beförderten Elektronen werden zunächst, dies geschieht im Intermembranraum, von dem Akzeptor FMN (Flavinmonoucleotid) aufgenommen (Reduktion), da dieser Stoff eine höhere Elektronenaffinität als NADH/H+ aufweist. Im nächsten Schritt wird das Elektron dann auf ein Ubichinon übertragen, das somit reduziert wird.

Nun folgen 3 Cytochrom-Redoxsysteme, die Eisenionen enthalten --> Weitergabe der e-

Letzlich werden die Elektronen auf Sauerstoffatome übertragen, sodass Oxidionen entstehen.

Durch die ATP-Synthase, die wegen des entstandenen Protonengradienten arbeiten kann, gelangen die Protonen wieder in die Matrix, wodurch der energiereiche Stoff ATP entsteht.

Abschließend vereinigen sich die Protonen mit den zuvor entstandenen Oxidionen zu Wasser.

Dieser Ablauf hat den zentralen Vorteil, dass die Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser, unter Gewinnung von Reaktionsenergie (ATP) abläuft, und nicht in Form der Knallgasreaktion, bei der sehr viel Energie auf Einmal freiwürde. Außerdem wäre die Reaktionshitze nicht sonderlich vorteilhaft für die Pflanze.

 

Reaktionsgleichung:

Zwischenbilanz der Endoxidation: Bei der Oxidation der energiereichen Reduktionsäquivalente NADH/H+ und FADH2 mit Hilfe von Sauerstoff wurden nun die für den Glucoseabbau notwendigen NAD+ FAD regeneriert, sie stehen also wieder zur Verfügung. Der daraus resultierende Energiegewinn wurde in Form von ATP gespeichert:


34 ADP+ 34P + 6O2 + 10NADH/H+ 2FADH2 ----> 34ATP + 12H2O + 10 NAD+ + 2FAD

Gesamtbilanz:

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + 38ADP + 38P ----> 6CO2 + 12H20 + 38ATP

Die reale Ausbeute beträgt jedoch "nur" 32 ATP, da das Einschleusen des NADH/H+ aus dem Cytoplasma in die innere Membran auch Energie verbraucht.

 

Grafik zur Endoxidation:

 
Quelle Bild: Public Domain bearbeitet nach dem Bild von Wikicommonsuser Klaus Hofmeier - Danke; http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Mitochondriale_Elektronentransportkette.svg

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