Energieübertragung durch ATP/ADP

Energetische Kopplung

Hauptsatz der Thermodynamik:

Energie kann weder erzeugt oder vernichtet werden

Da man Energie nicht verbrauchen oder erzeugen kann, muss die Energie also übertragen werden. Deshalb wird die Energie eines Lebewesens chemisch durch die Nahrung aufgenommen und dann in dem Energieträger ATP gespeichert. Dieser ist im ganzen Körper universell einsetzbar. Diese chemische Energie wird dann vom Organismus in zum Beispiel Bewegungsenergie umgewandelt.

Energieübertragung durch ATP

Energieentwertung durch Wärmeabgabe

Bei der Energieübertragung entsteht immer Wärme. Diese kann von dem Organismuss nicht mehr energetisch genutzt werden. Man spricht von einer Energieentwertung.

Redoxreaktionen anhand der Reduktionsäquivalente NADH+H+ und FADH2

Eine Redoxreaktion ist eine Chemische Reaktion, bei der ein Stoff Elektronen aufnimmt, also reduziert wird und ein anderer Stoff Elektronen abgibt, also oxidiert wird. Dabei wird Energie von einem Stoff auf den anderen übertragen. In der Biologie passiert dies oft durch die Übertragung von Wasserstoffatomen.

Bei der Zellatmung wird dafür das Coenzym NAD genutzt. Wenn ein Stoff bei einer Reaktion oxidiert wird, also Elektronen abgibt, nimmt NAD jeweils ein Wasserstoffatom und zwei Elektronen auf, so dass ein Wasserstoffalon frei liegt. NAD ist also zu NADH+H+ reduziert. Wenn NADH+H+ die zwei Elektronen und Protonen (Wasserstoffatome) abgibt, also reduziert wird, wird eine Große menge an Energie freigesetzt. Daswird in der Zellatmung zur Umformung der Stoffe genutzt, um zum Schluss ATP erzeugen zu können.

NAD kann die Elektronen und Protonen aufnehmen, da es ein hohes Redoxpotential hat, also ein hohes bestreben Elektronen aufzunehmen. Wenn NAD die Elektronen nicht aufnehmen würde, konnte kein Stoff mehr oxidiert oder reduziert werden. Dann würden auch keine Vorgänge in der Zelle mehr passieren. NAD ermöglicht also erst die Reaktionen in der Zelle. Deshalb bezeichnet man NAD auch als ein Reduktionsäquivalent.

Ein anderes Reduktionsäquivalent ist das Coenzym FAD. Auch dieses wird bei der Zellatmung genutzt. In seiner reduzierten Form liegt es als FADH2 vor. In siener reduzierten Form als FAD.