Worum geht´s?

Wenn Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert wird schlagartig eine Menge Energie frei (Knallgasreaktion). Jeder kennt dieses Experiment aus dem Chemieunterricht. Wie ist es möglich, dass diese Reaktion in der Zelle abläuft, ohne dass die Zelle wie ein Silvesterböller reagiert?

Merkmale

• Die Endoxidation ist eine enzymatisch kontrollierte Knallgasreaktion.
• Voraussetzung ist die Anwesenheit von Sauerstoff und NADH+H⁺ sowie FADH₂ aus der Glykolyse, der oxidativen Decarboxylierung sowie dem Zitronensäurezyklus
• die innere Mitochondrienmembran enthält die dafür notwendigen Enzyme, für die Elektronentransportkette Oxidoreduktasen sowie das Enzym für die ATP-Synthese, die ATP-Synthase

Verlauf

Elektronentransportkette – Aufbau eines Protonengradienten

1. Enzyme tansportieren die energiereichen Elektronen zum Sauerstoff.
2. Die schrittweise frei werdende Energie transportiert die Wasserstoffprotonen aus der Matrix in den Membranzwischenraum.
3. Die energiearmen Elektronen werden auf den Sauerstoff und Wasserstoff übertragen, es ensteht Wasser.

Oxidative Phosphorylierung – ATP Synthese

1. Durch die Anreicherung der Protonen im Membranzwischenraum ensteht ein Protonengradient (Konzentrationsgefälle).
2. Der Gradient treibt die ATP-Synthase, es entsteht ATP.

Bilanz

2 NADH₂ (Glykolyse) + 2 NADH₂ (Dekarboxylierung) + 6 NADH₂ + 2 FADH₂ (Zitronensäurezyklus) ergeben 34 Mol ATP.

Gesamtbilanz

2 ATP aus der Glykolyse + 2 ATP (eigentlich GTP) aus dem Zitronensäurezyklus + 34 ATP aus der Endoxidation ergibt 38 Mol ATP. Davon werden aber 2 Mol ATP für den Transport von NADH₂ in das Mitochondrium verbraucht, so dass am Ende maximal 36 Mol ATP Netto übrig bleiben.

Auf dem Lernpfad

Endoxidation II