Besonders freuen wir uns, dass es uns wieder gelungen ist, einen Redner zu einem fachbezogenen Thema für unsere Veranstaltung zu gewinnen. In diesem Jahr ( 2017 ) haben Herr Uwe Schwarz und Herr Dirk Döbbelt von der Firma Hypred GmbH den Festvortrag gehalten.
Das Thema: ATP 2Generation
Das Enzym ATP (Adenosintriphosphat) - Synthase - Die Batterie der Zellen
Energie kann in einem System in unterschiedlicher Form enthalten sein. Diese Möglichkeiten werden Energieformen genannt. Beispiele für Energieformen sind die kinetische Energie - Bewegungsenergie, die chemische Energie, die elektrische Energie oder die potentielle Energie – gespeicherte Energie.
Die ATP-Synthase ist ein Energiewandler, der eine Energieform in eine andere umformt. Das Enzym spielt im Stoffwechsel fast aller bekannten Organismen eine zentrale Rolle, da ATP ununterbrochen als Energieüberträger benötigt wird
Lebende Organismen benötigen zum Aufrechterhalt ihrer Lebensfunktionen chemische Energie. Chemische Energie kann zwar im Organismus in Wärmeenergie umgewandelt werden, Wärmeenergie kann aber nicht für biochemische Reaktionen im menschlichen Organismus genutzt werden. Diese wird durch bestimmte chemische Eigenschaften gespeichert und kann bei Bedarf abgerufen werden, um in Arbeit umgewandelt zu werden.
Der wichtigste chemische Energiespeicher der Lebewesen ist ATP.
Die aus Stoffwechselvorgängen freigesetzte Energie wird in ATP gebunden. ATP besteht aus der stickstoffhaltigen Base Adenin, die an Ribose (5-Kohlenstoffzucker) gebunden ist. An der Ribose sind drei anorganische Phosphatgruppen (P) angelagert. Reagiert ATP mit Wasser, wird eine Phosphatgruppe abgespalten. Es entsteht ADP – Adenosindiphosphat - und Phosphat. Bei dieser Reaktion wird Energie freigesetzt.
ATP+H2O → ADP+(P) ∆G= -30,5 kJ*mol -1
G= Die Gibbs-Energie ist nach Josiah Willard Gibbs benannt - * 11. Februar 1839 in New Haven, Connecticut; † 28. April 1903 New Haven; war ein US-amerikanischer Physiker. Im deutschen Sprachraum wird die Gibbs-Energie meist als freie Enthalpie bezeichnet, gebräuchlich sind auch Gibbssche freie Energie oder Gibbs-Potential.
Bei der chemischen Reaktion wird innere Energie von -30,5 kJ/mol abgegeben. Diesen Vorgang bezeichnet man als exergon. In der Zelle kann die exergonische ATP-Spaltung mit endergonischen Reaktionen gekoppelt sein.
ATP-Regeneration oder die Aufladung der Batterie
Endergone (Aufnahme innere Energie) Reaktionen laufen nicht freiwillig ab, ΔG hat ein positives Vorzeichen. Beispiel für einen endergonen Prozess: Die Entstehung eines Proteins (Eiweiß) in einer wässrigen Lösung von mehr als 100 Aminosäuren. Diese Reaktion kann nur dann realisiert werden, wenn sie an andere, exergone (Abnahme innerer Energie) Prozesse gekoppelt wird. In biologischen Systemen ist dies meist die Hydrolyse von ATP.
Eine normal arbeitende Muskelzelle setzt ihren gesamten ATP-Vorrat etwa einmal pro Minute um. Das bedeutet, dass pro Sekunde und Zelle zehn Millionen ATP-Moleküle verbraucht werden. Bei maximaler Arbeit verbraucht die Muskelzelle ihren ATP-Vorrat in wenigen Sekunden.
Die im menschlichen Körper täglich verbrauchte ATP-Menge entspricht etwa dem Körpergewicht. ATP ist eine energiereiche Verbindung, deren Bildung der Zufuhr von Energie bedarf. Die Regeneration von ATP erfolgt aus ADP und Phosphat. Der Vorgang verläuft endergonisch.
ADP + (P) → ATP + H2O ∆G= +30,5 kJ/mol unter Standardbedingungen und ca. 50 kJ/mol unter physiologischen Bedingungen.
Schon gewusst:
ATP ist der wichtigste Überträger chemischer Energie in der Zelle.
Quelle: Grundfragen der Ernährung – Cornelia A. Schlieper
Zusammengefasst von Hans-Peter Wagner