Ich verstehe Zellatmung nicht?
Hallo, ich bin ein hoffnungsloser Fall wenn es um Biologie geht. Ich schaue mir zahlreiche Videos an, höre im Unterricht gut zu, schreibe Zusammenfassungen. Aber irgendwie verstehe ich es an der Prüfung doch nicht und habe richtig Angst vor der Matura. Könnt ihr mir helfen?
2 Antworten
Hi,
dann lies noch mehr. Das geht nicht von heute auf morgen.
Um an Energie für Lebensprozesse zu kommen, essen wir organische Verbindungen und bauen sie im Stoffwechsel ab. Dabei werden ihnen Elektronen entzogen. Der Klassiker ist der Abbau von Zucker (Glucose), an dem das auch besprochen wird und zwar in Glykolyse und Citratzyklus.
Der Abbau der Nahrungsverbindungen ist oxidativ (Abgabe von Elektronen). Diese Elektronen werden nicht einfach verschenkt, sondern sie sind für den weiteren Energiegewinn wichtig. Daher werden sie von speziellen Trägerstoffen "Carriern" übernommen. Ich sage immer "Einkaufswagen für Elektronen", das NADH und FADH2.
Damit sind wir schon mitten in der Zellatmung, die aus Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette besteht. Diese drei Teilprozesse sorgen dafür, dass das Nahrungsmolekül (Bsp.: Zucker) abgebaut wird, die entzogenen Elektronen zwischengespeichert werden und später in der Atmungskette verwendet werden.
Atmung funktioniert nur, wenn es einen terminalen Akzeptor für die zwischengespeicherten Elektronen gibt. Das ist Sauerstoff (O2). Auf ihn werden die Elektronen letztlich übertragen. Dabei entseht Wasser. Vom Zucker bleibt nichts mehr übrig, als CO2 und Wasser. Die Summengleichung der Atmung ist daher:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Zucker wird abgebaut, terminaler Elektronenakzeptor ist Sauerstoff → es bleibt nur CO2 übrig, das wird an die Luft abgegeben und durch die Übertragung der Elektronen auf Sauerstoff entsteht Wasser.
Wir halten also bisher fest, Nahrungsmoleküle werden abgebaut, Elektronen werden dabei entzogen, auf terminalen Akzeptor übertragen. Aber wozu.
Das fehlt noch. Es macht nur Sinn, das zu machen, wenn die Zelle einen Profit davon hat. Sie verbindet diese Prozesse mit einer Energiespeicherung in ATP. Wenn der Zucker abgebaut ist zu CO2 und H2O, hat sie einen Teil der freiwerdenden Energie genutzt, um "energetisches Wechselgeld" (ATP) zu gewinnen, welches sie bei allen möglichen Energie benötigenden Reaktionen wieder einsetzen kann. Damit war der Abbau des Nahrungsmoleküls in der Zellatmung für die Zelle von Nutzen.
Für den ATP-Gewinn nutzt die Zelle 2 Möglichkeiten. Bei ganz bestimmten enzymatischen Schritten des Stoffwechselweges der Atmung, kann ATP gebildet werden. Diese Schritt sind gesät (selten). Es gibt sie in der Glykolyse und auch im Citratzyklus. Aber ihre Ausbeute ist recht gering.
Der eigentliche Star der Atmung sind die Mitochondrien. Sie haben eine Möglichkeit gefunden, die Elektronen aus dem Nahrungsabbau zusätzlich ATP-bildend zu verwerten. Sie übertragen sie schrittweise, mit einer eigens dafür zuständigen Elektronentransportkette ("Atmungskette") auf Sauerstoff. Dabei nutzen sie den freiwilligen Ablauf dieses Transports, um Protonen (H+-Ionen) durch die innere Mitochondrienmenbran in den Membranzwischenraum zu pumpen.
Atmungskette. Bild: https://docplayer.org/47717253-Atmung-uebersicht-atmung-der-mitochondrien.html
Wenn also alle Elektronen die Transportkette durchlaufen haben und auf Sauerstoff übertragen wurden, haben die Mitochondrien eine kleine "Talsperre" aus Protonen über die innere Mitochondrienmembran aufgebaut. Dieser Protonengradient ist eine Form gespeicherter Energie. Wenn nun die Protonen durch eine spezielle "molekulare Turbine" (ATP-Synthase) in der inneren Mitochondrienmembran zurück in den Mitochondrieninneraum, die Matrix, strömen, bilden diese kleinen Turbinen ATP.
Vom Zucker bleibt nur noch CO2 und H2O übrig. Die Ausbeute an ATP über die Atmungskette der Mitochondrien bringt wesentlich mehr ATP (34 ATP), als nur über enzymatische Schritte des Stoffwechsels (4 ATP).
Dieser Geniestreich der Mitochondrien ist so wichtig für Lebewesen, wie auch uns, dass a) Zellen in der frühen Evolution Mitochondrien als "Untermieter" ins sich aufgenommen haben ("Endosymbiontentheorie"). Jemand, der das kann, denn kann man einfach nicht vor der Tür stehen lassen
und b) wir nur exklusiv für Mitochondrien atmen (äußere Atmung), über Lungen den terminalen Akzeptor Sauerstoff aus der Luft (oder über Kiemen aus dem Wasser) heranschaffen, ihn über ausgeklügelte Leitungswege (Adern) und einem speziellen sauerstoffbindenden Transportmedium (Blut) den Mitochondrien der Zellen zuführen. Alles nur für sie. Die Notwendigkeit der ständigen Versorgung der Mitochondrien mit Sauerstoff, zeigt wie eng ihre Energiebereitstellung über die Zellatmung mit unserem Leben verzahnt ist. Hindert man uns auch nur einen Augenblick daran, Luft zu holen, die Mitochondrien mit Sauerstoff zu beliefern, kommen die Atmungsketten der Mitochondrien und unser Leben zum Erliegen. LG
Stimmt dass die Fotosynthese irgendwie die Umkehrung von Zellatmung ist? Also was ist genau der Zusammenhang?
Es kann hilfreich sein, komplexe Probleme zu zerlegen und sauber zu trennen. Vom kompletten Abbau von z.B. Glucose bleibt dann nach Glycolyse und Zitratzyklus die eigentliche Atmungskette. Die wäre dann wie die Knallgasrecktion in Leise, und dem Unterschied, dass das H₂ z.B. als NADH + H⁺ gebunden ist.
Wie detailliert ihr die Atmungskette betrachtet, weiß ich nicht. In jedem Fall wird ein Protonengradient über die Mitochondrienmenbran erzeugt. Die Elektronen werden an den Sauerstoff abgegeben, die Protonen bleiben übrig. Und so wie eine Pumpe auch als Turbine betrieben werden kann, kann die ATP-verbrauchende Protonenpumpe auch anderherum durch Protonendruck ATP erzeugen.
Wenn es an die beteiligten Redoxsysteme geht, dann muss ich allerdings passen, ist Jahrzehnte her.
omg ich danke Ihnen vom ganzen Herzen