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Das chemiosmotische Modell

Zehn Übungen zum chemiosmotischen Modell — vom Gradienten bis zur ATP-Ausbeute.

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Übungsaufgaben

Zehn interaktive Übungen von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt Ihnen sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.

A1
Fachbegriffe der Chemiosmose
AFB I

Ordnen Sie jedem Begriff die passende Erklärung zu.

Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Gradient und Membranpotenzial bilden zusammen die protonenmotorische Kraft.
„Gradient“ bedeutet Gefälle.
Ein Entkoppler trennt Atmung und ATP-Bildung voneinander.
A2
Aufbau oder Abbau des Gradienten?
AFB I

Ordnen Sie die Vorgänge danach ein, ob sie den Protonengradienten aufbauen oder abbauen.

Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1baut den Gradienten auf
2baut den Gradienten ab
Die drei pumpenden Komplexe bauen den Gradienten auf; jeder Rückstrom in die Matrix baut ihn ab — ob mit ATP-Bildung oder ohne.
Welche Vorgänge befördern H⁺ aus der Matrix hinaus?
Der Rotor dreht sich nur, wenn Protonen hindurchfließen.
A3
Lückentext Mitchell-Modell
AFB I

Setzen Sie die Fachbegriffe ein — zwei Wörter bleiben übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Nach dem Modell pumpt die Atmungskette Protonen in den . Dort ist der pH-Wert als in der Matrix. Die Protonen strömen durch die zurück, deren Kopf in die ragt und dort ATP bildet.

Mehr H⁺ bedeutet einen niedrigeren pH-Wert. ATP entsteht auf der Matrixseite.
Wo sammeln sich die gepumpten Protonen?
Viele Protonen = saurer = niedriger pH-Wert.
A4
Wie steil ist das Gefälle?
AFB II

Im Intermembranraum wird pH 7,0 gemessen, in der Matrix pH 7,8. Berechnen Sie, wie viel Mal so hoch die H⁺-Konzentration im Intermembranraum ist.

Rechnen Sie oder überlegen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(c(\mathrm{H^+}) = 10^{-\mathrm{pH}}\); Verhältnis \(10^{-7{,}0} : 10^{-7{,}8} = 10^{0{,}8} \approx \mathbf{6{,}3}\). Schon ein kleiner pH-Unterschied bedeutet ein deutliches Konzentrationsgefälle.
Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der H⁺-Konzentration.
Berechnen Sie 10 hoch (pH-Differenz).
A5
Vom Pumpen zum ATP
AFB II

Beschreiben Sie den Weg der Energie von der Atmungskette bis zum ATP, indem Sie die Schritte ordnen.

Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Elektronen fließen durch die Atmungskette zum Sauerstoff.
2Die Komplexe I, III und IV pumpen dabei Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum.
3Im Intermembranraum entsteht ein Protonengradient mit positiver Ladung außen.
4Protonen strömen durch den Kanal der ATP-Synthase in die Matrix zurück und drehen den Rotor.
5Die Drehung verformt die aktiven Zentren im Kopf; ADP und Pᵢ werden zu ATP verknüpft.
Die Energie wechselt die Form: Elektronenfluss → Gradient → Drehbewegung → chemische Energie im ATP.
Am Anfang steht der Elektronenfluss.
Der Rotor dreht sich, bevor ATP entsteht.
A6
Atmung nach Bedarf
AFB II

Entscheiden Sie für jede Situation, wie sich der O₂-Verbrauch der Mitochondrien verändert.

Setzen Sie in jeder Zeile genau ein Kreuz. Enter setzt und löscht.
SituationO₂-Verbrauch steigtO₂-Verbrauch sinkt
Ein Sprinter startet, der ATP-Verbrauch der Muskeln vervielfacht sich.
Eine Zelle ruht, ADP ist fast vollständig zu ATP umgesetzt.
Ein Winterschläfer erwacht und aktiviert UCP1 im braunen Fett.
Ein Taucher hält die Luft an, der Sauerstoff im Gewebe wird knapp.
Die innere Membran wird durch einen Defekt undicht für Protonen.
Ein Hemmstoff blockiert Komplex III.
Die Atmung folgt dem Gradienten: Wird er schnell abgebaut (hoher ATP-Bedarf, Leck, UCP1), pumpt die Kette mehr. Fehlt O₂ oder ist die Kette blockiert, sinkt der Verbrauch.
Ein kleiner Gradient lässt die Pumpen schneller arbeiten.
Blockade oder Sauerstoffmangel stoppen die Kette.
A7
Mix: Atmungskette und ATP-Ausbeute
MixAFB II

Hier geht es auch um 1.2.3 Die Atmungskette. Erläutern Sie den Zusammenhang, indem Sie alle richtigen Aussagen markieren.

Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Die Atmungskette liefert nur den Gradienten; wie viel ATP daraus wird, hängt an der Zahl der gepumpten Protonen.
Welche Komplexe pumpen?
10 : 4 = ?
A8
Behauptungen zur Chemiosmose
AFB III

Überprüfen Sie die Behauptungen.

5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Zentral bei Mitchell: Gradient als Zwischenspeicher — alles, was ihn umgeht, entkoppelt.
Mehr H⁺ = saurer.
Enzyme katalysieren Hin- und Rückreaktion.
A9
Trickaufgabe: ATP aus der Chemiosmose
AFB III

Beim Abbau einer Glucose entstehen 10 NADH, 2 FADH₂ und 4 ATP durch Substratkettenphosphorylierung. Ermitteln Sie, wie viele ATP je Glucose allein durch oxidative Phosphorylierung entstehen.

Rechnen Sie oder überlegen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
\(10 \cdot 2{,}5 + 2 \cdot 1{,}5 = 25 + 3 = \mathbf{28}\) ATP. Die Falle: Die 4 ATP aus Glykolyse und Citratzyklus entstehen ohne Gradienten; erst mit ihnen ergeben sich die ≈ 32 ATP der Gesamtbilanz.
Welche ATP entstehen an der ATP-Synthase?
Die Substratkettenphosphorylierung gehört nicht dazu.
A10
Fehlersuche im Protokoll
AFB III

Sechs Sätze aus einem Versuchsprotokoll zur Chemiosmose — drei sind falsch. Widerlegen Sie die falschen Aussagen, indem Sie sie markieren.

In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Merkhilfe: Protonen raus (Pumpen), Protonen rein (ATP-Synthase), ATP entsteht innen.
Welche Membran ist dicht?
Was fließt durch die ATP-Synthase?