Stoffwechselprozesse

energetische Kopplung + Mittler

• Energiemittler

• ATP:in Zellen als offene Systeme benötigen anabolische endergonische Reaktionen Energie, die durch katabolische exergonische Reaktionen geliefert wird

• Redukttionsäquivalente: Elektronen- und Protonenüberträger. Die Elektronenaufnahme eines Stoffes (Reduktion) ist mit der Elek-tronenabgabe (Oxidation) eines anderen Stoffes gekoppelt (Redoxre-aktion).

  Anbole Assimilation : NADP+/NADPH + H+ | ATP

  Katabole Dissimilation: NAD+/NADH + H+ | ADO + P

Assimilation durch Fotosynthese

Assimilation

energiearme anorganische 6C02 + 12 H20— Lichtenergie → energiereiche organische C6H1206 + 602 + 6H20

Lichtabhängige R - nicht zykl Phosphorelierubg

• Thylakoidmembran im Chloroplast

• Licht wird durch Chlorophyll 2 in Fotosystemen(FS I 680nm und FS II700) in Lichtrektion ( Lichtsammelkomplex & Reaktionszentrum) absorbiert.

• e- der Chlorophyll-moleküle auf ein höheres Energieniveau & über Redoxsysteme in der Membran weitergegeben und zur Regeneration NADPH + H* genutzt, verstärkt protonengradient

• ATP- Synthetase koppelt Photophosphorelierung an Protonengradient an

• Die Elektronenlücke in

  • fS1 durch FS2 Elektronen ausgeglichen.

  • FS Il durch Fotolyse duech Licht . H2O + Licht —> O + 2 e + 2 H+

zykl Phosporelierung:e von LE1 über e Transportkette zurück

Lichtunabhängige Reaktionen Dubkelreaktion

• Stroma der Chloroplas-ten

• CO2-Fixierung: Kohlenstoffdioxid → Enzyms Ru-bisCO an Ribulose-1,5-bisphospha -bunden.

• unter ATP und NADPH + H+ (aus den lichtabhängigen Reaktionen) re-duziert

• Aus ein Teil Glucose aufgebaut.

• NADP+ ADP und P stehen für die lichtabhängigen Reaktionen zur Verfügung.

• Regeneration des CO2-Akzeptors: Aus Rest unter ATP-Verbrauch der primäre CO2-Akzeptor RubP wiederhergestellt.

Dissimilation durch ZellatmungDissimilation durch Zellatmung

C6H1206 + 602 → 6C02 + 6H,0 + Energie

Teilschritte der Zellatmun

• Glykolyse (Zytoplasma):

• Investitionsphase:

• Energiebereitstellungsphase: → ATP und NADH + H*

• Oxidative Decarboxylierung (Matrix der Mitochondrien):

  • CO2 wird von Pyruvat abgespalten

  • mit Coenzym A zu Acetyl-CoA

  • NAD+ zu NADH + H+ reduziert.

• Citratzyclus (Matrix der Mitochondrien):

  • Acetyl-CoA an einen C4-Körper gebunden zu Citrat (C6-Körper).

  • pro Zyklus -2CO2

  • C4-Körper regeneriert.

  • ATP und NADH + H+.

• Atmungskette (innere Mitochondrienmembran):

• NADH + H* & FADH2 gibt Protonen + Elektronen an eine Elektronen-transportkette in der Membran ab, Energiegehalt der e nimmt ab, Reduktionsäquvalente regeneriert.

• die dabei freigesetzte Energie wird genutzt, um innen ein Protonengradienten aufzubauen.

• Beim Rückfluss der Protonen in die Matrix wird Energie frei, die zur ATP-Synthese eingesetzt wird (Chemiosmose).

• Der finale Elektronenakzeptor der Atmungskette ist Sauerstoff.
  Zusammen mit Protonen reagiert er zu Wasser.

Der ATP-Gewinn liegt hier um ein Vielfaches höher als die ATP-

Sauerstoff als Endakzeptor der Atmungskette nicht zur Verfügung → Regeneration von NAD+ im Anschluss an die Glykolyse durch Verstoffwechslung von Pyruvat zu Laktat (Milchsäurebakterien, Muskelzellen) → Milchsäuregärung

Oder zu Ethanol (Hefepilze) = alkoholische Gärung.

Reaktionsschritte der Zellatmung finden nicht statt

→ geringe ATP Ausbeute