Wie wird das H+-Konzentrationsgefälle aufrecht erhalten?

Schülerhypothesen:

1. - H⁺-Ionen werden in der Matrix verbraucht

2. - H⁺-Ionen müssen nachgeliefert werden

3. - H⁺-Ionen müssen gegen das Konzentrationsgefälle zurück in den

      Intermembranraum transportiert werden

Auch wenn diese drei Hypothesen von der Idee her zumindest teilweise als Alternativen gedacht waren,

so kann vorweg gesagt werden, dass alle drei zutreffen.

1. : Durch einen Verbrauch von H⁺-Ionen in der Matrix würde sich ein Konzentrationsgefälle aufbauen.

Dann müssten allerdings H⁺-Ionen nachgeliefert werden (2.), denn sonst wäre irgendwann der gesamte

Vorrat an H⁺-Ionen aufgebraucht und es gäbe kein Konzentrationsgefälle mehr.

Betrachten wir nun aber zunächst Hypothese 3. genauer.

Ein Transport von H⁺-Ionen ist prinzipiell mit Membranproteinen möglich. Ein solcher Transport, da er

entgegen eines Konzentrationsgefälle erfolgen würde, benötigt Energie. Es stellt sich daher die Frage:

Woher stammt die Energie für diesen aktiven Transport?

Zunächst könnte man annehmen, dass die Spaltung von ATP eine geeignete Energiequelle darstellen würde.

Dabei ist allerdings zu bedenken, dass die Herstellung des H⁺-Ionen-Konzentrationsgefälles "dazu dient" die

ATP-Synthase anzutreiben - also ATP herzustellen. Nun wäre es ja unsinnig ATP herzustellen und es dafür

zu verbrauchen die Bedingungen zu schaffen damit es hergestellt werden kann. Abgesehen davon würden

Energieverluste (z.B. durch "Abwärme") sehr schnell dazu führen, dass die Reaktionen zum Erliegen kommen.

ATP scheidet als Energiequelle aus!