4.1 Einführung

Die bei Abbaureaktionen gewonnene Energie wird in Form von ATP[1]-Molekülen

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gespeichert und in dieser Form für energieverbrauchende Vorgänge (Biosynthese) verwendet, wo die Verbindung von ATP wieder gespalten wird:

ATP → ADP[2] + P

Wenn bei Stoffwechselreaktionen Energie gewonnen wird, wird sie zum Anknüpfen eines Phosphatrests an ein ADP verwendet. (Allerdings wird zum Knüpfen der Bindung eine bestimmte Mindestenergie benötigt, so daß geringenergetischer Gewinn hier für nicht genutzt werden kann.) Wenn dann für andere Stoffwechselreaktionen wieder Energie benötigt wird, kann ein (oder auch zwei) Phosphatrest(e) vom ATP abgespalten werden:

ADP + P → ATP

ATP → ADP + P + Energie

ATP → AMP[3] + P + P + Energie

Die Energiemenge, die von 1 mol ATP bereitgestellt werden kann, entspricht ca. 30 kJ.

I. d. R. erfolgt – soweit möglich – der Energiegewinn durch eine sog. biologische Knallgasreaktion. Die chemische Knallgasreaktion

2H₂ + O₂ → H₂O

erfolgt explosionsartig. Bei der biologischen Knallgasreaktion stammen die H-Atome nicht aus H₂, sondern entweder (meist) aus organischen Verbindungen (z. B. Kohlenhydrate; chemoorganotropher Stoffwechsel) oder aus anorganischen Verbindungen (z. B. Schwefelwasserstoff; chemolithotropher Stoffwechsel). Die H-Atome werden dabei nicht in einem Schritt mit O₂ zur Reaktion gebracht, sondern in mehreren hintereinander. Soweit möglich wird die gewonnene Energie in Form von ATP-Molekülen gespeichert. Je nach Art des Energiegewinns lassen sich zwei Arten von Lebensweisen unterscheiden:

• chemoorganotroph:

Bei chemoorganotrophen Organismen erfolgt der Energiegewinn chemisch durch den Abbau organischer Verbindungen. Der Aufbau von Zellverbindungen erfolgt aus Zwischenprodukten des Abbaus organischer Verbindungen mit der gewonnenen Energie.

• chemolithotroph:

Bei chemolithotrophen Lebewesen erfolgt der Energiegewinn chemisch durch den Abbau anorganischer Verbindungen. Der Aufbau von Zellverbindungen stammt hier aus den Zwischenprodukten des Abbaus anorganischer Verbindungen. Als C-Quelle kann z. B. CO₂ aus der Luft verwendet werden.

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[1]: Adenosintriphosphat

[2]: Adenosindiphosphat

[3]: Adenosinmonophosphat