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