Biologie · Klasse 11–12 · aktualisiert
ATP: Aufbau, Funktion und ATP-ADP-Zyklus
ATP überträgt Energie zwischen Zellvorgängen. Du lernst seinen Aufbau, den ATP-ADP-Zyklus und die Energiekopplung kennen.
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Kurz gesagt
ATP (Adenosintriphosphat) ist der kurzfristige Energieträger der Zelle. Bei der Hydrolyse zu ADP und Phosphat wird Energie für gekoppelte Zellarbeit verfügbar. Mit Energiezufuhr baut die Zelle aus ADP und Phosphat neues ATP auf.
ATP ist der universelle Energieträger der Zelle. Bei seiner Umwandlung zu ADP wird Energie für Zellarbeit verfügbar. Aus ADP kann die Zelle unter Energiezufuhr wieder ATP herstellen. Dieser ständige Wechsel heißt ATP-ADP-Zyklus.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
3 Abschnitte
ATP bedeutet Adenosintriphosphat. Adenin und Ribose bilden zusammen Adenosin. Daran hängen drei Phosphatgruppen in einer Kette: Adenin – Ribose – Phosphat – Phosphat – Phosphat. Sie heißen α-, β- und γ-Phosphat. Das äußere γ-Phosphat kann bei der Hydrolyse abgespalten werden. ADP bedeutet Adenosindiphosphat und trägt nur zwei Phosphatgruppen.
Definition
ATP
Ein ATP-Molekül besteht aus der Base Adenin, dem Zucker Ribose und drei Phosphatgruppen. Adenin und Ribose bilden Adenosin; „Tri“ bedeutet drei.
Beispiel
- 1In der Abkürzung ADP steht „Di“ für zwei.
- 2Adenosindiphosphat besitzt deshalb Adenin, Ribose und nur zwei Phosphatgruppen.
Teste dich
Reagiert ATP mit Wasser, wird seine äußere Phosphatgruppe abgespalten: ATP + H₂O → ADP + Pᵢ. Pᵢ steht für anorganisches Phosphat. Diese Reaktion heißt Hydrolyse. Die gesamte Reaktion setzt nutzbare Energie frei und ist exergonisch. Das bloße Trennen einer Bindung liefert keine Energie; maßgeblich sind die energieärmeren Produkte der Gesamtreaktion.
Für den Wiederaufbau verbindet die Zelle ADP und Pᵢ unter Energiezufuhr: ADP + Pᵢ + Energie → ATP + H₂O. Der Aufbau ist endergonisch. Das Anfügen der Phosphatgruppe heißt hier Phosphorylierung, ihre Abspaltung Dephosphorylierung. So kann die Zelle ATP fortlaufend verbrauchen und neu bilden.
Merke: ATP wird zu ADP abgebaut, wenn die Zelle Energie benötigt. ADP wird unter Energiezufuhr wieder zu ATP aufgebaut.
Teste dich
Energiekopplung verbindet eine energieliefernde Reaktion mit einer energieverbrauchenden. Die ATP-Hydrolyse kann zum Beispiel einen aktiven Stofftransport antreiben: Ein Transportprotein setzt ATP um, ändert seine Form und bewegt einen Stoff durch die Membran. Passiver Stofftransport braucht diese ATP-Kopplung nicht. Auch Muskelkontraktion und Stoffaufbau brauchen gekoppelte Energieübertragung. ATP ist dabei ein kurzfristiges Übertragungsmolekül und keine langfristige Nährstoffreserve.
Die Regeneration von ATP braucht Energie. Bei der Zellatmung werden Glucose und Sauerstoff schrittweise zu Kohlenstoffdioxid und Wasser umgesetzt: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O. Ein Teil der frei werdenden Energie wird für ATP genutzt. Bei Eukaryoten sind Mitochondrien zentrale Bildungsorte; Glykolyse bildet außerdem ATP im Zellplasma. Pflanzenzellen bilden zusätzlich ATP in Chloroplasten während der Lichtreaktion der Fotosynthese. Dieses ATP wird dort für Aufbauprozesse genutzt.
Definition
Energiekopplung
Bei einer Energiekopplung treibt ein energieliefernder Vorgang einen energieverbrauchenden Vorgang an. In der Zelle liefert häufig die ATP-Hydrolyse die dafür nutzbare Energie.
Beispiel
- 1Ein Transportprotein soll einen Stoff durch eine Zellmembran bewegen, obwohl dieser Transport Energie benötigt.
- 2ATP bindet im Bereich des Transportproteins.
- 3ATP wird zu ADP und Pᵢ umgesetzt.
- 4Die dabei verfügbare Energie ermöglicht eine Formänderung des Proteins.
- 5Durch die Formänderung wird der Stoff über die Membran transportiert.
- 6Die ATP-Hydrolyse und der Stofftransport laufen gekoppelt ab. Ohne diese Kopplung würde der energieverbrauchende Transport nicht in derselben Weise angetrieben.
Teste dich
Alles auf einen Blick
ATP
Aufbau
Adenin, Ribose, drei Phosphatgruppen
Hydrolyse
ATP wird zu ADP und Phosphat
Regeneration
ADP wird unter Energiezufuhr zu ATP
Funktion
Energieübertragung für Zellarbeit
Anwendungen
Bewegung, Transport und Stoffaufbau
Bildungsorte
Mitochondrien, Zellplasma und bei Pflanzen Chloroplasten
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Ein Transportprotein nutzt ATP
- 1Ein Stoff soll gegen seinen Konzentrationsunterschied durch eine Zellmembran gelangen.
- 2Das Transportprotein setzt ATP mit Wasser zu ADP und Pᵢ um.
- 3Die gekoppelte Reaktion verändert die Form des Proteins und bewegt den Stoff.
- 4Für weitere Transporte muss die Zelle aus ADP und Pᵢ erneut ATP bilden.
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Fehler in Zeile 2Das bloße Trennen der Bindung braucht Energie. Richtig: Die gesamte ATP-Hydrolyse ist exergonisch und treibt gekoppelte Zellarbeit an.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
ATP besteht aus Adenin, Ribose und Phosphatgruppen. Bei der Hydrolyse entstehen und Phosphat. Für die Regeneration braucht die Zelle .
Karteikasten
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