Energiemolekülen

Energiemolekülen sind Moleküle, die in Zellen Energie speichern, transportieren und bei Bedarf freisetzen. Sie ermöglichen die Kopplung energetisch ungünstiger Prozesse an energetisch günstige Reaktionen und sind zentral für den Stoffwechsel.

Zu den wichtigsten Energiemolekülen gehören ATP (Adenosintriphosphat), NADH, NADPH, FADH2 und GTP. ATP fungiert als universelle Energiewährung der Zelle: Durch Hydrolyse von ATP zu ADP und Pi wird freie Energie frei, die mechanische Arbeit, Transportprozesse oder chemische Reaktionen antreibt. NADH und NADPH sowie FADH2 tragen Elektronen bzw. Reduktionskraft: NADH und FADH2 liefern Elektronen an die Atmungskette, NADPH wird vor allem in Biosynthesen und im Photosynthese-Stoffwechsel verwendet. GTP dient in bestimmten Reaktionswegen als energetische Triebkraft.

Entstehung und Regeneration dieser Moleküle erfolgen vor allem in der Zellatmung (Glykolyse, Zitratzyklus, Oxidative Phosphorylierung) und, bei Pflanzen, in der Photosynthese. NADH/FADH2 entstehen im Katabolismus; NADPH wird im Pentosephosphatweg sowie in der Lichtreaktion der Fotosynthese gebildet.

In Zellen arbeiten Energiemoleküle zusammen, um den Energiefluss zu steuern: ATP liefert unmittelbare Energie, während Elektronenträger wie NADH/NADPH und FADH2 den energetischen Ladungswechsel ermöglichen, der zur regenerativen Bildung neuer ATP-Bestände führt. Störungen in Bildung oder Nutzung dieser Moleküle können Zellfunktionen beeinträchtigen.