Energieladung

Energieladung als Maß für den Energiestatus

Die Energieladung (englisch energy charge) ist eine von Daniel Atkinson eingeführte Maßzahl für den Energiestatus einer Zelle. Sie fasst die Mengen der Adenosylnukleotide ATP, ADP und AMP in einem Wert zusammen. ATP ist dabei der energiereichste dieser Stoffe, ADP besitzt eine mittlere und AMP die geringste Energiebedeutung.

Die Formel lautet:

\text{Energieladung}=\frac{[\mathrm{ATP}]+\frac{1}{2}[\mathrm{ADP}]}{[\mathrm{ATP}]+[\mathrm{ADP}]+[\mathrm{AMP}]}

Die eckigen Klammern stehen für die Konzentrationen der jeweiligen Stoffe. Wenn hypothetisch ausschließlich ATP vorhanden wäre, hätte die Energieladung den Maximalwert 1. In realen Zellen liegt sie gewöhnlich zwischen 0,75 und 0,95. Dieser Bereich wird durch regulatorische Schlüsselenzyme des Energiestoffwechsels stabil gehalten; ein Beispiel ist die Phosphofructokinase.

Bedeutung von ADP in der Formel

ADP wird in der Formel mit dem Wert ½ ATP berücksichtigt. Der Grund ist, dass Enzyme wie die Myokinase im Muskel beziehungsweise die Adenylat-Kinase aus zwei ADP-Molekülen ein ATP- und ein AMP-Molekül bilden können:

2\ \mathrm{ADP}\longrightarrow \mathrm{ATP}+\mathrm{AMP}

ADP kann damit teilweise zur Bildung von ATP genutzt werden und erhält deshalb eine mittlere Bewertung zwischen ATP und AMP.

Ergänzende Angaben zum Energie- und Redoxstatus

Für eine umfassendere Beurteilung des Zustands von Organellen, Zellen oder Geweben reicht die Energieladung allein nicht aus. Sinnvoll sind zusätzlich Angaben über freies Phosphat und NADPH. NADPH liefert Informationen über den Redoxstatus, also über chemische Elektronenübertragungen. Zusammen ermöglichen diese Werte Rückschlüsse auf die Aktivität von Prozessen des Primärstoffwechsels.