1. Erläutern Sie wie die Zelle durch passiven Transport ATP gewinnen kann. Beginnen Sie mit aktivem Transport...
- Bei einem aktiven Transport werden unter ATP-Verbrauch Teilchen gegen ein bestehendes Konzentrationsgefälle transportiert.
- Bei einer Umkehrung eines solchen aktiven Transports wird ATP hergestellt, wenn Teilchen in Richtung eines Konzentrationsgefälles diffundieren.
- In den Mitochondrien wird aktiv ein Protonengefälle erzeugt, ohne dass ATP verbraucht wird.
- Wenn die Protonen durch die innere Membran in die Matrix des Mitochondriums zurückströmen, wird ATP erzeugt.
2. Erläutern Sie wie das Protonengefälle bei der Atmungskette entsteht.
- Protonen werden durch die innere Mitochondrienmembran gepumpt,
- damit ein Protonengefälle von außen nach innen entsteht.
- Dazu darf kein ATP verbraucht werden
- weil das ATP in der Atmungskette ja erst hergestellt werden soll.
- In der inneren Membran befinden sich große Proteinkomplexe.
- Die mit Wasserstoff beladenen Coenzyme NADH/H+und FADH2 "entlassen" auf der Matrixseite zwei Protonen H+ und zwei Elektronen e-.
- Die Protonen werden durch die Proteinkomplexe in den Zwischenmembranraum gepumpt.
3. Erläutern Sie, wo die Energie für die Erzeugung des Protonengefälles während der Atmungskette herkommt.
- Die mit Wasserstoff beladenen Coenzyme NADH/H+ und FADH2 "entlassen" auf der Matrixseite zwei Protonen H+ und zwei Elektronen e-.
- Die Protonen werden durch die Proteinkomplexe in den Zwischenmembranraum gepumpt,
- so entsteht das Protonengefälle.
- Die Elektronen werden vom NADH/H+ an den Proteinkomplex I abgegeben,
- vom FADH2 an den Komplex II.
- Von dort fließen die Elektronen über Komplex III und Komplex IV zum Endakzeptor Sauerstoff.
- All diese Elektronenflüsse sind exotherm und liefern die Energie für den Transport der Protonen.
4. Erläutern Sie, wieso ein Elektronentransport exotherm sein kann.
- Beschreibung eines eindrucksvollen Beispiels für einen Elektronentransport, zum Beispiel die Thermitreaktion (YouTube-Video) oder die Reaktion von Eisenpulver mit Kupferoxid (Schülerversuch in der Stufe 7).
- Erläuterung einer Redoxreaktion mit chemischen Symbolen, zum Beispiel Umsetzung von Aluminium mit Eisenoxid (Thermit-Versuch).
- Erläuterung des Begriffs "Redoxpotenzial" als Neigung eines Stoffes zur Abgabe von Elektronen.
- Erläuterung, das "negatives Redoxpotenzial" eine große Neigung zur Elektronenabgabe bedeutet.
- Tafelbild mit den Redoxpotenzialen der vier Proteinkomplexe in der Atmungskette zeichnen.