Elemente und Moleküle, Schulbuch

225 13.1 grUnDzÜge DeS energieSTOFFWechSelS 4. Stufe Im letzten Schritt, der Atmungskette, erfolgt die Oxidation des Wasserstoffs mit dem elementaren Sauerstoff, der über Lunge und Blut den Zellen zugeführt wird. Die dort gewon - nene Energie wird chemisch gespeichert, indem die Oxidati - on mit der Synthese eines energiereichen Moleküls gekop - pelt wird, das man Adenosintriphosphat (ATP) nennt (Abb. 225.4). Die Kopplung der energieliefernden Wasserstoffoxi - dation mit der energieverbrauchenden ATP-Synthese erfolgt so, dass ein möglichst hoher Wirkungsgrad erzielt wird, also möglichst wenig Energie in Form von Wärme verloren geht. Dieses gebildete ATP wird vom Organismus immer dann ver - wendet, wenn energieverbrauchende Reaktionen zu erzwin - gen sind (Abb. 225.2), wenn Stoffe gegen ein Konzentrations - gefälle zu transportieren sind, wenn Muskelarbeit geleistet wird und auch wenn zu wenig Körperwärme zur Verfügung steht. Die ATP-Moleküle können also als „energetisches Kleingeld“ des Körpers betrachtet werden. ATP wird dabei in ADP und Phosphat (in manchen Fällen auch in AMP und Di - phosphat) gespalten (Abb. 225.4). Die Spaltprodukte werden mit Hilfe der Atmungskette laufend wieder zu ATP regene - riert. In der biochemischen Symbolik schreibt man für die Phosphatgruppe ein P in einem Ring, um die Phosphatgrup - pe vom Elementsymbol des Phosphors zu unterscheiden. Beim Abbau der Glucose gibt es noch einen zweiten, vom Sauerstoff unabhängigen Weg der ATP-Synthese, der für kurzzeitigen, hohen Energiebedarf sorgt, also die Leistungs - spitzen abdeckt (Abb. 225.3). H + 2 e NAD + NADH N H 2 C P O O O O P O O H C C C O C H O O H H H H N C C N HC N CH N CH 2 O N CH 2 C C C O C H H H O O H C N H 2 N H 2 C P O O H O O O P O O H C C C O C H O O H H H H N C C N HC N CH N CH 2 O N CH 2 C C C O C H H H O O H C N H 2 H O H H H H + 2 e H H 2 2 A+B AB + P (ATP) (ADP) A– P +B Energie Reaktionsverlauf A+B AB keine Reaktion Energie Reaktionsverlauf A– PPP A– PP ATP ADP P O N H 2 C P O O O O P O O H C C C O C H O O H H H H N C C N HC N CH N CH 2 O O O O P O O O O N H 2 C P O O O O P O O H C C C O C H O O H H H H N C C N HC N CH N CH 2 P O O O O Abb. 225.3: Der Abbau der Glucose schematisch Abb. 225.2: Energielieferung für eine Reaktion durch ATP Abb. 225.4: Umwandlung zwischen ADP und ATP Abb. 225.1: Von NAD + zu NADH Glucose Glucoseabbau aerober Abbauweg der Glucose H 3 C C O C OO Pyruvat (Salz der Brenztraubensäure) 2 2 2 H 3 C H C O H C OO 2 2 2 2 NADH Lactat (Salz der Milchsäure) ADP ATP anaerober Abbauweg der Glucose NAD NAD Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv