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Fachliche Frage zur Zellatmung?

Ich schreibe in Kürze mein Abitur im Fach Biologie und mir sind einige Unstimmigkeiten hinsichtlich der Zellatmung aufgefallen, bei denen mir weder mein Lehrer noch jegliche Quellen im Internet oder in Fachbüchern helfen konnten. Falls sich jemand mit dieser Thematik auskennt, wäre ich für eine Antwort dankbar. Wer sich mit Zellbiologie nicht auskennt, kann mit meiner Frage wahrscheinlich recht wenig anfangen, da die Frage ziemlich ins Detail geht.


Also, mir sind ein paar Probleme hinsichtlich der Bilanzen und der Reaktionsgleichung aufgefallen. In den meisten Quellen wird immer davon gesprochen, dass in der Zellatmung 6 Wassermoleküle frei werden, dabei handelt es sich um die Nettogleichung.
In der Bruttogleichung wird oft davon gesprochen, dass sechs Wassermoleküle im Verlauf verbraucht werden und zwölf insgesamt entstehen, woraus sich die 6 Moleküle in der Nettogleichung ergeben. Aber wie kommen diese 6 und 12 Moleküle zustande.

In Folge der Reaktion mit der Enolase in der Glykolyse entstehen pro Glucosemolekül zwei H2O-Moleküle, außerdem entstehen in der Atmungskette insgesamt 12 H2O pro Glucose, da die sechs O2-Moleküle mit H+-Ionen und den 24 Elektronen aus dem zuvor entstandenen NADH+H* und FADH2 zu 12 Wasser reduziert werden. Also entstehen insgesamt 14 Wassermoleküle.
Auf der anderen Seite werden im Citratzyklus ingesamt 4 Wassermoleküle pro Glucose verbraucht.
Dies summiert sich also zu 10 (4 verbraucht, 14 entstanden) Wassermolekülen, was in der gesamten Reaktionsgleichung allein schon wegen des Massegesetzes keinen Sinn macht.

Also wie hängt das alles zusammen? Kann mir da irgendjemand weiterhelfen oder mich eventuell an Experten weiterleiten, an die ich mich wenden könnte?

Biochemie, Ionen, Moleküle, Reaktion, chemische Reaktion, Reaktionsgleichung

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Klausur am Montag und kann nix

1. Struktur und Funktion von Zellen

Organisationsstufen und Kennzeichen des Lebens

  • Organisationsstufen:
  • Zelle → Gewebe → Organ → Organsystem → Organismus
  • Kennzeichen des Lebens:
  • Bewegung, Reizbarkeit, Stoffwechsel, Wachstum, Fortpflanzung, Aufbau aus Zellen, Evolution

2. Zelltypen und Zellaufbau

Prokaryoten vs. Eukaryoten:

Merkmal

Prokaryotische Zellen

Eukaryotische Zellen

Zellkern

Nein

Ja

DNA

Ringförmig (Plasmide)

Linear, im Zellkern

Organellen

Keine membranbegrenzten

Mit Organellen (Mitochondrien etc.)

Beispiel

Bakterien

Tier- & Pflanzenzellen

Pflanzliche vs. Tierische Zellen:

Merkmal

Pflanzliche Zellen

Tierische Zellen

Zellwand

Ja (aus Cellulose)

Nein

Chloroplasten

Ja

Nein

Vakuole

Große Zentralvakuole

Keine oder kleine Vakuolen

Zellorganellen (mit Funktion):

  • Zellkern: Steuerzentrale, enthält DNA
  • Mitochondrien: Zellatmung, Energie (ATP)
  • ER (rau/glatt): Protein-/Lipidproduktion
  • Ribosomen: Proteinbiosynthese
  • Golgi-Apparat: Verarbeitung & Versand von Proteinen
  • Lysosomen: Abbau von Zellbestandteilen

3. Endosymbiontentheorie (Evolution der Zelle)

  • Eukaryoten sind aus der Symbiose von Prokaryoten entstanden.
  • Belege:
  • Mitochondrien & Chloroplasten besitzen eigene DNA, Doppelmembran, eigene Ribosomen.
  • Vermehren sich durch Teilung.

4. Diffusion, Osmose, Plasmolyse

Diffusion:

  • Passive Bewegung von Teilchen vom Ort hoher zum Ort niedriger Konzentration.

Osmose:

  • Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran.

Plasmolyse:

  • Wasser tritt aus Pflanzenzellen aus → Zellmembran löst sich von Zellwand (hypertonische Umgebung).

5. Biomembran & Membranmodelle

Aufbau:

  • Phospholipiddoppelschicht mit:
  • Hydrophiler Kopf (außen)
  • Hydrophober Schwanz (innen)
  • Eingelagerte Proteine: Transport, Signalweiterleitung, Struktur

Membranproteine:

  • Carrierproteine: Transportieren aktiv/passiv Moleküle.
  • Tunnelproteine: Erleichtern den passiven Transport.

Transportarten:

  • Passiv: Entlang des Konzentrationsgradienten (Diffusion, erleichterte Diffusion, Osmose)
  • Aktiv: Gegen den Konzentrationsgradienten, unter Energieverbrauch (ATP)

6. Endo- & Exozytose, Kompartimentierung

Endozytose:

  • Aufnahme von Stoffen in die Zelle durch Einstülpung der Membran (→ Vesikelbildung)

Exozytose:

  • Abgabe von Stoffen aus der Zelle durch Vesikelverschmelzung mit der Membran

Kompartimentierung:

  • Zellorganellen sind durch Membranen voneinander abgegrenzt → gleichzeitige, unterschiedliche Stoffwechselprozesse möglich.

7. Enzyme & Proteine

Aufbau von Proteinen:

(siehe oben, Abschnitt “1. Aufbau von Proteinen”)

Enzymatische Reaktionen:

  • Enzyme = biologische Katalysatoren
  • Ermöglichen/ beschleunigen Reaktionen
  • Schlüssel-Schloss-Prinzip

Enzymaktivität – Experimente:

  • Katalase zerlegt H₂O₂ in H₂O + O₂ (Schaumbildung)
  • Einfluss von Temperatur & pH auf Reaktionsrate → Denaturierung bei Extremwerten

8. Einflussfaktoren auf die Enzymaktivität

  • Temperatur: RGT-Regel – Aktivität steigt bis Optimum, danach Denaturierung
  • pH-Wert: Jedes Enzym hat ein Optimum – Abweichungen führen zu Strukturveränderung
  • Substratkonzentration: Steigende Konzentration → Sättigungskurve (alle aktiven Zentren belegt)

9. Substratspezifität

  • Jedes Enzym wirkt nur auf ein bestimmtes Substrat
  • Ursache: Struktur des aktiven Zentrums (Schlüssel-Schloss-Prinzip)

10. Enzyme im Alltag

 

(ein Beispiel erklären können)

Beispiele:

  • Waschmittel: Proteasen zersetzen Eiweißflecken bei niedriger Temperatur
  • Lebensmittelindustrie: Käseherstellung, Saftklärung
  • Medizin: Laktase bei Laktoseintoleranz
  • Biotechnologie: DNA-Zerschneidung durch Restriktionsenzyme
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