Chemie begreifen, Schulbuch

Worum geht es? Was lässt sich beobachten? Überlegungen Überlegungen Hier wird es anschaulicher Der Antrieb von Gruppenübertragungen W5 257 Substitutionsreaktionen können auch als Grup- penübertragung aufgefasst werden. Dieser Reaktionstyp ist in der Biochemie von großer Wichtigkeit und wird meist von ATP (Adenosin- triphosphat) angetrieben. Für die Erforschung des ATP wurden 1957, 1978 und 1997 Nobel- preise vergeben! Das Ziel ist, die Wirkungs- weise des »Motors« ATP in der lebenden Zelle zu verstehen. Wie wird die Valenzstrichformel für Phosphor- säure (H 3 PO 4 ) gezeichnet? Wie lauten die Formeln für die Ionen, die sich durch Abspal- tung von 1, 2 oder 3 Protonen aus der Phos- phorsäure bilden? Warum kann die Oktettregel beim Phosphoratom ausnahmsweise verletzt werden? Welchen Stoffklassen ist das ATP zuzuordnen? Ist ATP oder ADP energiereicher? Warum ist die Bindung zwischen den Phos- phatgruppen besonders energiereich? Nach welchem Reaktionsschema erfolgt die Auf- spaltung des ATP? Man kann diese Reaktion auch als Substitutionsreaktion am Phosphor- atom auffassen. Welche Atomgruppe wird verdrängt und welche neu gebunden? Nach welchem Reaktionsschema verlaufen die Reaktionen a–d? Welche Atomgruppen werden bei diesen 4 Reaktionen neu eingebaut und verdrängt? ATP sorgt für die Übertragung von Phosphatgruppen. Welchen Weg nimmt die Phosphatgruppe bei den Reaktionen b, c und d? Warum besitzt die Esterbildung gemäß d Triebkraft, nicht aber gemäß a? a) a) b) b) c) d) d) Der Mechanismus der Kopplung (c+d) verläuft über das aktivierte Zwischenprodukt RCOOPO 3 : Die formale Kopplung zeigt das Gesamtgleichgewicht (a+b): Im Ruhezustand verbraucht jeder Mensch ca. 1,5 kg ATP pro Stunde, und bei körperlichen Anstrengungen bis zu 10-mal mehr. Der Vorrat in jeder Zelle reicht nur für kurze Zeit und muss daher durch die Atmung ständig erneuert werden. Eine Gehirnzelle zB verbraucht ihren gesamten ATP-Vorrat in wenigen Sekunden und stirbt deshalb ohne Zufuhr von Sauerstoff und Glucose sofort ab. Die Umwandlung von ATP in ADP (Adenosin- diphosphat) ist exotherm, und der Zahlenwert der Gleichgewichtskonstanten beträgt ca. 10 5 . Das Phosphat-Ion stabilisiert sich durch Umlagerung. ATP ADP c) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv