SEW - lern-soft-projekt
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Von einer Energiequelle (meist energiereiche Stoffe) wird die Energie direkt auf das energiearme AMP übertragen. Unter Einbeziehung eines Phosphat-Restes wird die Energie in die Bindung zwischen Phosphat und AMP gesteckt. Bei der Energieabgabe verläuft der Vorgang entgegengesetzt. Energieabgabe Kopplung Energieaufnahme (energiereich) ADP - Ph (energiearm) AMP energiereicher Stoff energiearmer Stoff Für den zweiten Schritt ergibt sich das nachfolgende Auflade-Schema: Energieabgabe Kopplung Energieaufnahme Energiequelle energiereduzierte Quelle ATP (sehr energiereich) + Ph ADP (energiereich) "" & / A # A! 7 ! , 0"" &*"! :%& A( / A , 1"" &*"! 9 B '* & # A / A', Wasserstoff-Transport-Systeme (NAD + , NADP + und FAD) Wie schon erwähnt, werden im Stoffwechsel auch Reduktionsäquivalente benötigt. Diese Rolle spielt in der organischen Chemie zumeist der Wasserstoff. Genau genommen sind es natürlich Elektronen, die bei Redoxreaktionen gehändelt werden. Diese sind frei viel zu gefährlich, so dass sie an Protonen (p + = H + ) gebunden (also Wasserstoff) zum Einsatz kommen. H + + e - Elementarer – aber auch molekularer – Wasserstoff wären im zellulären Stoffgewirr immer noch viel zu reaktiv (gefährlich). Wasserstoff wird deshalb in gebundener Form transportiert und verwertet. Auch hier sind es spezielle Enzyme, die Wasserstoff händeln. Im Wesentlichen sind dies drei Enzyme mit jeweils unterschiedlichen Wirkbereichen. Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat (NADP + ) ist ein schnell verfügbares Reduktionsmittel. Es dient als Elektronendonator in vielen reduktiven Biosynthesen ( Assimilation). NADP + + 2 e - + H + NADPH Reduktion oxidierte Form reduzierte Form Elektronenaufnahme Energieniveau: 1200 mV = 1,2 V; ∆H = 55 kcal/mol - 127 - (c,p) 2008 lsp: dre
Das NADP + nimmt zwei Elektronen und zwei Protonen auf. Die Elektronen und die Wasserstoff-Ionen (= Protonen) stammen z.B. aus der Oxidation eines Alkohols zu einem Aldehydes: R-CH 2 –OH R-CHO + 2 + 2 e - Oxidation reduzierte Form oxidierte Form Elektronenabgabe Die Elektronen werden von einem Stoff / einer Reaktion direkt auf den anderen Stoff / die andere Reaktion übertragen (Redoxreaktion = Reduktion + Oxidation). Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NAD + ) wird primär in der Atmungskette oxidiert. Im Zytoplasma kommt es zumeist reduziert (NAD + ) vor und dient so als Elektronen-Akzeptor und nebenbei als Protonen-Akzeptor (Wasserstoff-Ionen- Akzeptor) auf. NAD + + 2 e - + H + NADH Redoxpotential: -0,32 V Reduktion Das zweite Elektron aus der obigen Gleichung stammt auch von einem Wasserstoff-Atom, dieses geht aber in die Lösung über (und wird nicht am Enzym gebunden). NADH + H + NADH 2 + NADH-Molekül (Kalotten-Modell) Q: www.steve.gb.com Der gebundene Wasserstoff und die (energiereichen) Elektronen werden vorrangig zur Bildung von ATP verwendet ( Atmungskette). Flavinadenindinucleotid (FAD) unterscheidet sich neben dem Bau nur unwesentlich von den anderen Wasserstoff-Transporteuren. Besonders erwähnenswert ist bei FAD, dass es aber eine deutlich geringere oxidative Kraft hat. FAD + 2 e - + 2 H + FADH 2 Redoxpotential: -0,22 V Reduktion Bei seiner Nutzung z.B. in der Atmungskette kann es nur Energie zur Bildung von zwei statt sonst (NADH 2 + ) drei ATP-Molekülen bereitstellen. Alle Reduktionsäquivalente sind sehr stabil. Sie werden kaum direkt mit Sauerstoff umgesetzt (was ja dem chemischen Hauptanwendungszweck entspräche) und sie unterliegen kaum der zerstörenden Hydrolyse. Die wasserstoffbindenden Enzyme stellen gewissermaßen Speicher für Wasserstoff dar. In der Zelle ist aber die Speicherkapazität durch das eigene Vorkommen begrenzt. Alle wasserstoffbindenden Enzyme kommen nur in katalytischen Mengen vor. So bleibt vorrangig die Transportfunktion für die Reduktionsäquivalente (H-Aufnahme H- Transport H-Abgabe Rückwanderung (ohne H) und wieder alles von vorne). - 128 - (c,p) 2008 lsp: dre
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Von einer Energiequelle (meist energiereiche Stoffe) wird die Energie direkt auf das energiearme<br />
AMP übertragen. Unter Einbeziehung eines Phosphat-Restes wird die Energie in die<br />
Bindung zwischen Phosphat und AMP gesteckt.<br />
Bei der Energieabgabe verläuft der Vorgang entgegengesetzt.<br />
Energieabgabe Kopplung Energieaufnahme<br />
(energiereich) ADP<br />
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(energiearm) AMP<br />
energiereicher Stoff<br />
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Für den zweiten Schritt ergibt sich das nachfolgende Auflade-Schema:<br />
Energieabgabe Kopplung Energieaufnahme<br />
Energiequelle<br />
energiereduzierte Quelle<br />
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Wasserstoff-Transport-Systeme (NAD + , NADP + und FAD)<br />
Wie schon erwähnt, werden im Stoffwechsel auch Reduktionsäquivalente benötigt. Diese<br />
Rolle spielt in der organischen Chemie zumeist der Wasserstoff. Genau genommen sind es<br />
natürlich Elektronen, die bei Redoxreaktionen gehändelt werden. Diese sind frei viel zu gefährlich,<br />
so dass sie an Protonen (p + = H + ) gebunden (also Wasserstoff) zum Einsatz kommen.<br />
H + + e - <br />
Elementarer – aber auch molekularer – Wasserstoff wären im zellulären Stoffgewirr immer<br />
noch viel zu reaktiv (gefährlich). Wasserstoff wird deshalb in gebundener Form transportiert<br />
und verwertet. Auch hier sind es spezielle Enzyme, die Wasserstoff händeln. Im Wesentlichen<br />
sind dies drei Enzyme mit jeweils unterschiedlichen Wirkbereichen.<br />
Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat (NADP + ) ist ein schnell verfügbares Reduktionsmittel.<br />
Es dient als Elektronendonator in vielen reduktiven Biosynthesen ( Assimilation).<br />
NADP + + 2 e - + H + NADPH<br />
Reduktion<br />
oxidierte Form reduzierte Form Elektronenaufnahme<br />
Energieniveau: 1200 mV = 1,2 V; ∆H = 55 kcal/mol<br />
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