ATP-Gewinnung kurz erklärt

Was ATP ist

• ATP steht für Adenosintriphosphat und ist ein Nukleotid bestehend aus dem Nucleosid Adenin und drei in Kette daran gebundene Phosphatgruppen.
• ATP ist der wichtigste Energieträger in allen Lebewesen und wird für viele Vorgänge im Körper benötigt.
• Die Phosphorbindungen sind dabei sehr energiereich und über Anhydridbindungen miteinander verbunden, d. h. über Wasserentzug.
• Wird ATP durch entsprechende Enzyme hydrolytisch, also durch Hinzunahme von Wasser, wieder gespalten, so wird die zuvor gespeicherte Energie wieder frei und verfügbar.
• Übrig bleibt dann ADP, das für weitere ATP-Gewinnung wieder verwendet wird.

Wie die ATP-Gewinnung funktioniert

• Die ATP-Gewinnung findet auf zwei verschiedene Wege statt, die Substratkettenphosphorylierung und die oxidative Phosphorylierung.
• Bei der Substratkettenphosphorylierung findet eine enzymkatalysierte Reaktion statt, in der eine Phosphatgruppe von einem anderen Molekül wie beispielsweise bei der Glykolyse 1,3-Bisphosphatglycerat (BPG) auf ein Adenosindiphosphat (ADP) übertragen wird. Das BPG ist in diesem Fall ein Phosphatdonator.
• Die oxidative Phosphorylierung besteht aus zwei Grundprozessen. Elektronentransportkette oder auch Atmungskette und der Chemiosmose.
• Im ersteren werden Elektronen von NADH und FADH₂-Molekülen, die zuvor bei Glykolyse, Pyruvatoxidation und im Citratzyklus gebildet wurden, durch die Proteinkomplexe I - IV geleitet, durch deren Energie Protonen von der inneren Matrix des Mitochondriums in dessen Intermembranraum gepumpt werden.
• Dadurch entsteht ein H⁺-Konzentrationsgradient und ein Ladungsungleichgewicht zwischen Matrix und Intermembranraum, infolgedessen im zweiten Vorgang die Protonen durch das Kanalprotein ATP-Synthase zurück in die Matrix diffundieren. Dabei wird von dem Proteinkomplex ATP aus ADP und P_i (Phosphatreste) synthetisiert.
• Der Grund, weshalb die Synthese von ATP einer längeren Elektronentransportkette nachgestellt ist, ist, dass eine sofortige Energiefreigabe des NADH zu exergonisch wäre. Die frei werdende Energie könnte nicht kontrolliert und zwischengespeichert werden. Daher wird in Teilschritten die Energie genutzt, um einen Gradienten aufzubauen. 

So funktioniert die ATP-Gewinnung in ihren Grundzügen, bei der unter der aeroben, also Sauerstoff nutzenden, Zellatmung mit vorangehender Glykolyse pro Glykosemolekül bis zu 32 Moleküle ATP gebildet werden. Zwei jeweils bei der Glykolyse und im Citratzyklus, 28 bei der ATP-Synthese während der Atmungskette.