Atmungskette - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Die Atmungskette ist Teil der Zellatmung, zu der die Glykolyse und der Tricarbonsäurezyklus gehören. Wie wird die Atmungskette noch bezeichnet und wo findet die Atmungskette im menschlichen Organismus statt?

a) Die Atmungskette findet im menschlichen Organismus in den Mitochondrienmembranen statt. Der Prozess der Atmungskette wird auch oxidative Phosphoylierung bezeichnet.

b) Die Atmungskette findet im menschlichen Organismus in dem Cytoplasma statt. Der Prozess der Atmungskette wird auch Phosphoreduzierung bezeichnet.

2) Was ist die wesentliche Ursache für die Bildung von ATP (aus ADP) ?

a) Die wesentliche Ursache für die Bildung von ATP ist die Übertragung einer Phosphor-Gruppe von ATP auf ADP

b) Der Elektronentransport innerhalb der Atmungskette ist immer mit einem Protonentransport verbunden. Dadurch entsteht ein Konzentrationsunterschied an Protonen (zwischen Innenmatrix, Innenmembran und Intermembranraum), ein sogenannter Protonengradient. Dieser Protonengradient ist verantwortlich für die Bildung von ATP

3) Während der oxidativen Phosphoylierung werden Elektronen übertragen. Vorhanden sind ATP, NADH/H+ und FDAH2 und weitere Redox-Cosubstrate. Welcher Stoff gibt zuerst die Elektronen ab?

a) Zuerst gibt das NADH/H+ die Elektronen ab, da es das niedrigste Redoxpotential aufweist. Diese Elektronen werden auf das sogenannte FMN-Redoxsystem übertragen (dieses hat ein höheres Redoxpotential). Während dieses Vorgangs gibt das NADH/H+ auch Protonen ab.

b) Zuerst gibt das FADH2 die Elektronen ab, da es das niedrigste Redoxpotential aufweist. Diese Elektronen werden auf das sogenannte FMN-Redoxsystem übertragen (dieses hat ein höheres Redoxpotential). Während dieses Vorgangs gibt das FADH2 auch Protonen ab.

4) Was passiert, nachdem Elektronen auf das FMN-Redoxsystem übertragen worden sind?

a) Das FMN-Redoxsystem überträgt zwei Elektronen an das Ubichinon-System. Dabei nimmt das Redox-System auch Protonen aus dem Matrixraum der Mitochondrien auf.

b) Das FMN-Redoxsystem überträgt zwei Elektronen an die Cytochrome. Dabei nehmen die Cytochrome auch Protonen aus dem Matrixraum auf.

5) Wie verläuft die Elektronenübertragung von dem Ubichinon-System auf die Cytochrome (im Rahmen der Atmungskette)?

a) Das Ubichinon-System überträgt zwei Elektronen an die Sauerstoffatome in dem Mitochondrium. Die gebildeten Sauerstoff-Ionen reagieren mit den Protonen zu Wasser. Die dabei freigesetzte Energie wird verwendet, um ATP (aus ADP) zu bilden

b) Das Ubichinon-System überträgt zwei Elektronen an die nachfolgenden Cytochrome. Während der Elektronenübertragung gibt das Ubichinon-System auch Protonen ab. Cytochrome sind Redox-Systeme, die Häm enthalten. Häm bzw. die Eisen-Ionen im Häm sind in der Lage, den Oxidationszustand von Fe2+ zu Fe3+ bzw. umgekehrt zu wechseln. So werden innerhalb der Cytochrome b, c und a Elektronen übertragen, wobei jeweils der Oxidationszustand des Eisen-Ions wechselt.

6) Was ist der letzte Schritt der Atmungskette?

a) Im letzten Schritt der Atmungskette werden die Elektronen vom Cytochrom A auf den Sauerstoff übertragen. Die dabei gebildeten Sauerstoff-Ionen reagieren mit den anwesenden Protonen zu Wasser. Die dabei freigesetzte Energie wird verwendet, um ATP (aus ADP) zu bilden

b) Beim letzten Schritt der Atmungskette wird sogenannte aktivierte Essigsäure oxidativ decarboxyliert. Dabei entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die dabei freigesetzte Energie wird verwendet, um ATP (aus ADP) zu bilden

7) Wie ist der Prozess der Atmungskette energetisch zu sehen (auch im Vergleich zu den anderen Prozessen der Zellatmung)?

a) Die Atmungskette "erzeugt" pro Molekül Glucose (Ausgangsmaterial der Zellatmung) 34 Moleküle ATP. Im Vergleich hierzu liefert die Glykolyse und der Tricarbonsäurezyklus nur 4 Moleküle ATP pro Molekül Glucose. Die Atmungskette ist also für den Hauptanteil der "Energielieferung" verantwortlich

b) Die Atmungskette "erzeugt" pro Molekül Glucose (Ausgangsmaterial der Zellatmung) 14 Moleküle ATP. Im Vergleich hierzu liefert die Glykolyse und der Tricarbonsäurezyklus ebenfalls 14 Moleküle ATP pro Molekül Glucose. Die Atmungskette liefert also so viel ATP wie die Glykolyse und der Tricarbonsäurezyklus zusammen

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