Aufgabe Vorschlag A - 4.1: Atmungskette · Abitur Hessen Ernährungslehre LK 2022

4.1 Erklären Sie die Vorgänge in der Atmungskette mithilfe von Material 7.

Lösung: In der Atmungskette wird aus den Wasserstoffatomen der reduzierten Coenzyme $\text{NADH} + \text{H}^+$ und $\text{FADH}_2$ (aus Citratzyklus und anderen katabolen Stoffwechselwegen) und dem Sauerstoff, den wir durch die Atmung aufnehmen, Wasser gebildet. Dabei wird Energie freigesetzt, die zur Bildung von ATP genutzt wird. In der Atmungskette erfolgt die Energiefreisetzung in kleinen Schritten: Wasserstoff wird getrennt in Protonen und Elektronen. Die Elektronen werden in der inneren Mitochondrienmembran nacheinander über Redoxsysteme (mit immer positiveren Redoxpotenzialen) transportiert. Dabei wird schrittweise Energie freigesetzt. Mithilfe dieser Energie werden Protonen durch Enzymkomplexe in der inneren Mitochondrienmembran von der Matrix aktiv in den Intermembranraum transportiert, ein energiereicher Protonengradient über der inneren Mitochondrienmembran entsteht. Beim Rückfluss der Protonen in die Matrix durch Ionenkanäle wird die freigesetzte Energie genutzt, um aus $\text{ADP} + \text{P}_i$ mithilfe von ATP-Synthase ATP zu bilden. Die Elektronen werden am Ende der Elektronentransportkette auf Sauerstoff übertragen. Der dadurch negativ geladene Sauerstoff verbindet sich mit Protonen aus dem Matrixraum zu Wasser.