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Transkript ATP – Synthese und Bedeutung von Adenosintriphosphat

Pow! Peng! ATP! ATP? Was, was ist denn das? Etwa Atom-Turbo-Power? Nein, oder zumindest nicht offiziell. ATP, das ist die Abkürzung für das Molekül Adenosintriphosphat. Dabei handelt es sich um die universale Energiewährung, die von ausnahmslos allen Pflanzen, Pilzen und Tieren - sprich mehrzelligen Lebewesen - sowie auch von allen einzelligen Organismen verwendet wird. Energiewährung? Was, was soll das denn sein? Etwa ein Sonnenschein? Gar nicht so übel. Natürlich kein Schein aus Papier wie beim Geld, doch verteilt sich diese gleichwohl über die ganze Welt. Nun, den Rahmen des Geschehens liefert natürlich das Ökosystem der Erde. Die im Sonnenlicht enthaltene Energie wird durch Photosynthese der Pflanzen in organischen Molekülen - also alles, was so gegessen wird - verpackt. Diese Energie aus Fetten, Eiweißen und Zuckern wird der Zelle durch die in den Mitochondrien ablaufende Zellatmung in Form von ATP verfügbar gemacht. Wenn also einer auf dem Baum sitzt und nachdenkt - ja, freilich könnte er ohne Baum weder sitzen noch denken. Um herauszufinden, wie das nun geht, schauen wir uns das ATP einmal ganz genau an. ATP, das ist die stickstoffhaltige Base Adenin und das Zuckermolekül Ribose. Zusammen ergeben sie den auch aus der RNA bekannten Baustein Adenosin. Im ATP ist Adenosin zusätzlich noch mit 3 Phosphatresten verknüpft. Daher die Bezeichnung Triphosphat. Ich möchte nun nicht behaupten, dass der Großteil dieses Moleküls langweilig sei. Jedoch - um ATP als Energieträger verstehen zu können, reicht es völlig aus, unseren Blick auf die negativ geladenen Phosphatreste zu lenken. Die gleichsinnigen Ladungen stoßen sich gegenseitig ab, bleiben aber eng benachbart an Ort und Stelle, da sie fest miteinander verbunden sind. Man könnte daher sagen, die Phosphatreste sind ganz schön gespannt, weswegen die Abspaltung Energie freisetzt. Wie man sieht, gibt es dafür prinzipiell 3 Möglichkeiten, von denen uns hier nur eine einzige interessiert, weil die Abspaltung meist dort passiert: ganz außen. Vorher nehmen wir doch aber besser mal ein einfacheres Modell. Einfacher und, da uns nur der letzte Phosphatrest interessiert, noch einfacher. Mhh, ja. Die Spaltungsreaktion von ATP benötigt Wasser - kurzum es handelt sich um eine Hydrolyse-Reaktion. Diese ergibt sich wie folgt zu ATP und Wasser, reagieren zu ADP, einem Phosphatrest und einem aus dem Wasser stammenden Proton. ADP? Ja, klar. ATP ist mit 3 Phosphatresten verbunden und 1 Phosphatrest wird während der Reaktion abgespalten, bleiben uns 2 Phosphatreste am ADP, wobei das D = Diphosphat, genau - Adenosindiphosphat. Das war's schon. Ähh, Halt. Die Reaktion setzt Energie frei, und zwar in etwa 30 kJ pro MOL. So viel Energie. Was wird denn nun aus der ganzen Energie? Arbeit und ein bisschen Wärme. Kommt jetzt. Nehmen wir beispielsweise ein Protein, das in der Membran einer Zelle verankert ist - das in der Lage ist, gezielt gelöste Substanz über die Membran zu transportieren, beispielsweise Ionen. Kommt nun ATP vorbei, ist es in der Lage, eine Phosphatgruppe auf das Protein zu übertragen. Diese kleine Änderung führt nun dazu, dass die gelöste Substanz, und zwar durch Wiederabspaltung des Phosphatrests, aktiv auf die andere Seite der Membran transportiert wird. Oder nehmen wir mal ein Motorprotein. Die Übertragung und Wiederabspaltung eines Phosphatrests aus ATP ermöglicht hier die Fortbewegung des Motorproteins auf dem Cytoskelett; beispielsweise Muskelzellen funktionieren auf diese Art und Weise. Drittens hat der Körper die Möglichkeit, Phosphatreste an einen Ausgangstoff zu knüpfen, der mit einem anderen Stoff zur Reaktion gebracht werden soll. Die Abspaltung des Phosphatrests sorgt in diesem Fall für die nötige Energie, die für die Bindung und damit die Bildung von AB nötig ist. Die chemische Reaktion liefert neben dem eigentlichen Produkt der Verbindung AB natürlich wieder einen Phosphatrest, der ursprünglich dem ATP entstammt, und ein ADP. Stimmt's? Oder auch nicht. Wo ist das Wasser? Also, die Ausgangstoffe A und B reagieren mit ATP und Wasser zu AB, ADP und einem Phosphatrest, der ursprünglich aus ATP stammt. Fehlt nur noch ein Proton, aber woher kommt es denn? Oft wird die Wirkung des ATPs nur durch einen Phosphatrest dargestellt, wie in unserem Fall direkt mit A verknüpft. Dann taucht Wasser auf der Seite der Ausgangsstoffe gar nicht auf, da es ja zur Spaltung von ATP benötigt wird. Gleichermaßen verhält es sich mit dem Proton, da es ja auch aus der Reaktion von ATP mit Wasser stammt. Teufelsdetail! Bis hierhin konnten wir also klären, was die Spaltung eines ATP-Moleküls bereits bewirken kann. Um Leben zu ermöglichen, also alle Stoffwechselprozesse des Körpers oder der Zelle permanent aufrechtzuerhalten, wird ständig ATP verbraucht, was natürlich eine kontinuierliche Neubildung von ATP voraussetzt. Verbrauch und Neubildung von ATP halten sich also die Waage. Der Aufwand, den der Körper hier betreibt, ist enorm. Verbrauch und Neubildung von ATP betragen bei einem Menschen mit 80 Kilo Körpergewicht pro Tag jeweils etwa 40 Kilogramm. Der tägliche Umsatz an ATP - also Verbrauch und Neubildung zusammen - entspricht also ungefähr dem eigenen Körpergewicht. Fast geschafft. Kommen wir zur Zusammenfassung. ATP, das ist die ubiquitäre Energiewährung; das heißt, sie wird von jedem Lebewesen benutzt. Gebildet wird ATP vorwiegend in Mitochondrien während der Zellatmung. ATP speichert Energie in der Anordnung seiner Atome und macht sie so dem Körper verfügbar. Die Spaltung von ATP zu ADP und einem freien Phosphatrest erfordert Wasser. Es handelt sich dabei also um eine Hydrolyse-Reaktion. Die Freisetzung der im ATP enthaltenen Energie, die durch Abspaltung eines Phosphatrests freigesetzt wird, verwendet der Körper für die Verrichtung von Arbeit. Dabei haben wir gesehen, wie gelöste Moleküle über die Zellmembran transportiert werden können, wie Motorproteine sich fortbewegen und wie chemische Reaktionen durch die Übertragung eines Phosphatrests auf eine Ausgangssubstanz gesteuert werden können. Und zuletzt noch, dass der Körper zur Ausführung aller lebenswichtigen Funktionen immerzu ATP verbraucht und deswegen auch wieder neu bilden muss. Das war's mal wieder von mir. Natürlich...

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14 Kommentare
  1. Pola1972 kleen

    Na ursprünglich aus ATP (Vergleich mal mit Minute 4:00), von diesem wird er abgespalten, dann an A angelagert und schließlich wieder abgespalten. Am Ende liegt er dann "frei" vor.

    Von Dr. D, vor etwa einem Jahr
  2. Default

    Ich versthe nicht ganz woher bei dem dritten Arbeitsbeispiel (chemisch) bei der Verbinung von A und B mit ATP und Wasser der Phosphatrest wieder herkommt.

    Von Jj Radmann, vor etwa einem Jahr
  3. Pola1972 kleen

    Gut erkannt. Im Beispiel ist genau dieser aktive Transport gemeint. Im gezeigten oberen Bildausschnitt befinden sich keine Ionen, was Deine Vermutung nahe legt. Andererseits ist nur ein Bruchteil der Zelle zu sehen, von dem wir nicht wissen, wie der aussieht. Wär' ich Lehrer und das hier ein Test: Extrapunkt dafür.

    Von Dr. D, vor mehr als 2 Jahren
  4. Default

    Ich dachte Atp wird bei der Membran, nur beim Aktiventransport entgegen einens Konzentrationgefälles benutzt und nich mit einem Konzentrationsgefälle? Auf der einen Seite waren keine Ionen, weshalb doch eigentlich kein Atp gebraucht werden würde? Das war das erste Beispiel zur Arbeit.

    Von V Alex Yi 1, vor mehr als 2 Jahren
  5. Default

    unlustige witze nerven derbst ...ansonsten gutes ding!

    Von Dietmaier, vor fast 3 Jahren
  1. Marcel

    Es sind verschiedene Moleküle die beide eine wichtige Funktion haben. Die korrekte Schreibweise ist ohne Bindestrich, es soll nur Gemeinsamkeiten und Unterschiede aufzeigen: ADP (Adenosin-di-phosphat) ist die Vorstufe des ATP, der Energiewährung des Körpers. Wird ATP verbraucht entsteht ADP welches wieder zu ATP aufgebaut werden kann.

    NADP (Nicotinamid-adenin-dinukleotid-phosphat) ist ein Protonen- und Elektronen-Überträger. Diese werden für viel im Körper ablaufende Reaktionen benötigt.

    Ich hoffe ich konnte dir helfen :)

    Von Marcel Schenke, vor etwa 3 Jahren
  2. Default

    Super Video! Was ist der Unteschied zwischen ADP und NADP?

    Von Judith Woelfel, vor etwa 3 Jahren
  3. Pola1972 kleen

    Danke auch.

    Von Dr. D, vor etwa 3 Jahren
  4. Foto%20am%2015.09.11%20um%2022.38

    Sehr gut erklärt, vielen Dank!!!!

    Von Mirella C., vor etwa 3 Jahren
  5. Default

    super cooler Typ! Macht ATP gleich interessanter!

    Von Anikaschroeder, vor mehr als 3 Jahren
  6. Pola1972 kleen

    Interessante Selbstoffenbarung mit eins Schreibfehler. Weiter so.

    Von Dr. D, vor fast 4 Jahren
  7. Default

    die Machart impliziert, dass der Zuschauer nicht ganz dicht ist. Oder sieht offenbart, dass es der Verfasser nicht ist.

    Von Energo, vor fast 4 Jahren
  8. Default

    mehr Unterhaltung --> weniger information bitte !!!
    Nein Späßchen ich fand das video sagenhaft :P

    Von Christian O., vor etwa 4 Jahren
  9. Default

    Weniger Unterhaltung -> Mehr Information bitte!

    Von Sytox, vor etwa 4 Jahren
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