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Atmungskette / Oxidative Phosphorylierung / Chemiosmose - [Zellatmung, 5/6] - [Biologie, Oberstufe]

In diesem Video geht es um den Prozess der oxidativen Phosphorylierung als den letzten Teilschritt der Zellatmung, wobei auch die Begriffe Atmungskette oder Chemiosmose, die einzelne von euch wahrscheinlich in die Suchleiste eingegeben haben, eng mit den Prozess assoziiert sind. Der Gesamtprozess der ATP-Synthese, der in Anwesenheit von Sauerstoff stattfindet, bezeichnet man als oxidative Phosphorylierung. (Erinnert euch daran, dass der Zelle auch in Abwesenheit von Sauerstoff, unter anaeroben Bedingungen, Möglichkeiten der Energiegewinnung zur Verfügung stehen, die jedoch nur eine geringe Energieausbeute an ATP zur Folge haben). Der Prozess der oxidativen Phosphorylierung, der an der inneren Mitochondrienmatrix stattfindet, besteht aus zwei Teilschritten, die sich wie folgt zusammenfassen lassen: Elektronentransport: Die Moleküle NADH und FADH2, die in den vorherigen Teilschritten der Zellatmung gebildet wurden und die Elektronen auffangen, welche vom Glucosemolekül im Laufe der Oxidation abgegeben wurden, werden an dieser Stelle wieder eingeschleust. Beide Moleküle geben ihre Elektronen ab. Diese fließen über eine Reihe verschiedener Proteinkomplexe in einer sogenannten Elektronentransportkette bzw. Atmungskette entlang. Dieser Elektronenfluss treibt einen aktiven Transport von Wasserstoffprotonen (Protonen, weil sie positiv geladen sind) aus der Mitochondrienmatrix durch die Membran in den Intermembranraum an. Dadurch baut sich ein Konzentrationsunterschied (Konzentrationsgradient) auf beiden Seiten der Membran auf: außerhalb der Membran viele Protonen, innerhalb der Membran wenige Protonen Chemiosmose: Gäbe es keinen Mechanismus, der bewirkt, dass die positiv geladenen Wasserstoffatome wieder zurück in die Mitochondrienmembran gelangen, würde sich der eben angesprochene Konzentrationsgradient zwischen beiden Seiten der Membran immer weiter ausbauen. Ein solcher Mechanismus existiert: Über ein Kanalprotein – die ATP-Synthase – können die Protonen ihrem Konzentrationsgefälle folgend (d.h. vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration) zurück in die Mitochondrienmatrix diffundieren. Die Diffusion der H+-Ionen ist gekoppelt an die Synthese von ATP. Der genaue Prozess der oxidativen Phosphorylierung mit seinen zwei Teilschritten wird detailliert im Video besprochen :)