ATP

Energieträger sind Stoffe, die chemisch Energie speichern und für jegliche Lebensprozesse zur Verfügung stellen.


Bedeutung

Jegliche Lebensprozesse, wie Bewegung, Atmung oder kognitive Prozesse benötigen Energie. Diese Energie stammt aus unterschiedlichen Energiesystemen.

Das wichtigste Energiesystem ist das ATP-ADP-System.

ATP-ADP-System

ATP ist ein chemisches Molekül, dass in allen Zellen gebildet wird. Es speichert Energie, die für verschiedenste Prozesse genutzt werden kann. Beispiele sind:

  • Bewegung
  • Lebensvorgänge (Atmung, Herzschlag, etc.)
  • Kognitive Prozesse
  • Molekulare Prozesse (z.B. Stofftransporte)

Bei Eukaryoten wird ATP in den Mitochondrien generiert. Sie sind die Kraftwerke der eukaryotischen Zellen.

Hier sieht man ein Mitochondrium. Es besteht aus zwei Membranen, einer Innenmembran und einer Außenmembran. Innen ist die Matrix. Sie enthält DNA und Ribosomen.

ATP ist der universelle Energieträger der Natur!

Aufbau

ATP besteht aus drei Komponenten:

  • Ein Adeninrest
  • Ein Molekül Ribose
  • Eine Phosphatkette aus drei Phosphatgruppen (Triphosphat)

Ablauf

Der Begriff Adenosintriphosphat verrät schon, dass ATP drei Phosphatgruppen besitzt. Wird eine Phosphatgruppe abgespalten entsteht Adenosindiphosphat (ADP).

Die Abspaltung oder Bindung der dritten Phosphatgruppe sorgt für die Energiefreisetzung und -speicherung. Das läuft wie folgt:

Energiefreisetzung

  • Ausgangsmolekül: ATP
  • Abspaltung der dritten Phosphatgruppe
  • Energie wird frei (exergonisch)
  • Produkt: ADP + Phosphatrest (\text{P}_iPi\text{P}_i)

Energiespeicherung

  • Ausgangsmoleküle: ADP + Phosphatrest (\text{P}_iPi\text{P}_i)
  • Bindung einer dritten Phsosphatgruppe
  • Energie wird hinzugeführt und gespeichert (endergonisch)
  • Produkt: ATP

Die Übertragung von Phosphatgruppen nennt man Phosphorylierung (Bindung) oder Dephosphorylierung (Abspaltung).


Mitochondriale Erkrankungen

Es gibt Erkrankungen, bei denen die Energiegewinnung in den Mitochondrien gestört wird. Man spricht dann von mitochondrialen Erkrankungen. Beispiele dafür sind:

  • Leigh Syndrom
  • MELAS-Syndrom

Mitochondriale Krankheiten sind häufig vererbbar und treten daher schon im frühen Kindesalter auf.

Chronische Symptome sind unter anderem:

  • Muskelschwäche
  • Diabetes
  • Schwerhörigkeit
  • Minderwuchs
  • Allgemein verzögerte Entwicklung
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