Energieladung

Um den Energiestatus einer Zelle mit einer einzigen Maßzahl zu erfassen, hat Daniel Atkinson den Begriff der Energieladung (engl. energy charge) eingeführt.[1] Die Energieladung beschreibt das Verhältnis aller Adenosylnukleotide und erreicht für den (hypothetischen) Fall, dass nur ATP vorliegt, den Maximalwert 1. In der Realität bewegt sich der Wert zwischen 0,75 und 0,95. In diesem Bereich wird er durch regulatorische Schlüsselenzyme im Energiestoffwechsel gehalten. Ein prominentes Beispiel ist die Phosphofructokinase

${\text{Energieladung}}={\frac {[{\mbox{ATP}}]+{\frac {1}{2}}[{\mbox{ADP}}]}{[{\mbox{ATP}}]+[{\mbox{ADP}}]+[{\mbox{AMP}}]}}$
$2\ ADP\longrightarrow ATP+AMP$

Definition der Energieladung

Die Bewertung von ADP als ½ ATP folgt aus der Tatsache, dass Enzyme wie Myokinase (Muskel) bzw. Adenylat-Kinase ein Molekül ATP aus zwei Molekülen ADP bereitstellen können (Gleichung 2).

Ergänzende Parameter und weitere Anwendungen

Die Angaben zu den Adenosinphosphaten werden sinnvollerweise um Angaben zu freiem Phosphat[2] und zu NADPH[3] ergänzt, um eine umfassende Information über Energie- und Redoxstatus von Organellen, Zellen und auch Geweben zu erhalten, die Rückschlüsse über die Aktivität von Prozessen des Primärstoffwechsels erlauben.

Referenzen

Daniel E. Atkinson, Energy charge of the adenylate pool as a regulatory parameter. Interaction with feedback modifiers, Biochemistry, 1968, 7 (11), pp 4030–4034
Heldt, H. W., Chon, C. J., Maronde, D., Herold, A., Stankovic, Z. S., Walker, D. A., Kraminer, A., Kirk, M. R. and Heber, U.: Role of orthophosphate and other factors in regulation of starch formation in leaves and isolated chloroplasts. - Plant Physiology 59: 1146-1155, 1977
Stuhlfauth, T., Beckedahl, J. and Fock, H. P.: The response of energy charge, NADPH and free phosphate pools on water stress, Photosynthetica 25(1): 11-15, 1991

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[1] Daniel E. Atkinson, Energy charge of the adenylate pool as a regulatory parameter. Interaction with feedback modifiers, Biochemistry, 1968, 7 (11), pp 4030–4034

[2] Heldt, H. W., Chon, C. J., Maronde, D., Herold, A., Stankovic, Z. S., Walker, D. A., Kraminer, A., Kirk, M. R. and Heber, U.: Role of orthophosphate and other factors in regulation of starch formation in leaves and isolated chloroplasts. - Plant Physiology 59: 1146-1155, 1977

[3] Stuhlfauth, T., Beckedahl, J. and Fock, H. P.: The response of energy charge, NADPH and free phosphate pools on water stress, Photosynthetica 25(1): 11-15, 1991