Biochemie und Biotechnologie in der Schule: Hubertus ... - ChidS

4 Enzyme in der Schule
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überall eine Schlüsselrolle, da ohne ihre Katalyse keine Reaktion in einem
nutzbaren Zeitfenster ablaufen würde.
In dem Modellversuch soll insbesondere auf die Atmungskette eingegangen
werden. Dabei findet eine Beschränkung auf das wesentliche Prinzip dieses
Stoffwechselprozesses statt. Im Vordergrund steht dabei der Protonen- und
Elektronentransport innerhalb des Systems. Bei der oxidativen
Phosphorylierung wird mit Hilfe eines Protonen- und Reduktionsgradienten
Energie in Form von ATP erzeugt. Hierbei spielen die Reduktionspotentiale die
Schlüsselrolle. Dabei werden Protonen bzw. Elektronen von einem sehr hohen
Reduktionspotential schrittweise in ein sehr niedriges und energetisch
günstigeres Reduktionspotential abgesenkt. Dabei wird schrittweise Energie
freigesetzt und in ATP umgewandelt und gespeichert. Der Prozess der
oxidativen Phosphorylierung erfolgt in den „Kraftwerken“ der Zellen, den
Mitochondrien.
Um einen Überblick darüber zu geben, wie effektiv biologische Systeme
arbeiten, wird folgendes Beispiel angegeben:
Bei der kompletten oxidativen Umsetzung eines Moleküls Glucose zu
Kohlenstoffdioxid und Wasser, ist der menschliche Organismus in der Lage,
einen Nettogewinn von 30 Molekülen ATP zu erzielen. Diese Ausbeute an
Energie ist mehr als beachtlich und stellt eine unglaubliche Effizienz dar.
Der Baumannsche Versuch soll als Modellversuch dienen, um den
Elektronentransport anschaulich darzustellen. Dabei dient Cystein als Protonenbzw.
Elektronendonator und Sauerstoff als Protonen- bzw. Elektronenakzeptor.
Um den Versuch durchzuführen werden 0,5 g Cystein in 100 mL
Natriumacetatlösung (c = 0,5 mol/L) aufgelöst. Zu dieser Mischung gibt man
0,3 g Eisen(II)sulfat-Heptahydrat. Das Reaktionsgefäß wird anschließend
verschlossen. Folgendes kann man beobachten (Abbildung 50)
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