Zellatmung - Dissimilation

Die Zellatmung ist ein fundamentaler Prozess in der Biologie, bei dem Glucose abgebaut und Energie in Form von ATP gewonnen wird. Dieser Vorgang wird auch als Dissimilation bezeichnet und ist ein wesentlicher Bestandteil des Stoffwechsels.

Definition: Dissimilation ist der Abbau von komplexen organischen Verbindungen zu einfacheren Molekülen unter Energiegewinnung.

Der Prozess der Zellatmung lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

1. Glykolyse
2. Oxidative Decarboxylierung
3. Citratzyklus
4. Atmungskette

Wichtige Überträgermoleküle in diesem Prozess sind NAD+, FADH2 und ATP. NAD+ bindet sich an H2-Moleküle, wobei zwei Elektronen und ein Proton an NAD+ gebunden werden und ein weiteres Proton ins Zellplasma abgegeben wird.

Vocabulary: NAD+ (Nicotinamidadenindinukleotid) ist ein wichtiges Coenzym in der Zellatmung, das als Elektronenüberträger fungiert.

ATP (Adenosintriphosphat) dient als universeller Energielieferant in der Zelle. Es kann durch Abspaltung von Phosphatgruppen in ADP (Adenosindiphosphat) und AMP (Adenosinmonophosphat) umgewandelt werden, wobei Energie freigesetzt wird.

Highlight: Die direkte Verbrennung von Glucose (C6H12O6) findet in der Zelle nicht statt, da dies zu einer zu großen Energiefreisetzung auf einmal führen würde.

Glykolyse und Citratzyklus

Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung und findet im Cytoplasma der Zelle statt. Hier wird ein Glucose-Molekül (C6) in zwei Pyruvat-Moleküle (C3) zerlegt.

Example: In der Glykolyse wird Glucose zunächst durch Anlagerung von Phosphatresten aktiviert. Dies geschieht unter Verbrauch von ATP.

Der Ablauf der Glykolyse lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

1. Chemische Aktivierung der Glucose
2. Spaltung des C6-Körpers in zwei C3-Körper
3. Anlagerung von Phosphatresten an die C3-Körper
4. Abgabe von Wasserstoff an NAD+
5. Abgabe der Phosphatreste zur ATP-Bildung

Die Bilanz der Glykolyse lautet:

C6H12O6 + 2 (ADP + P) + 2 NAD → 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 (NADH + H+)

Nach der Glykolyse folgt der Citratzyklus, der in der Matrix der Mitochondrien stattfindet. Hier werden die C3-Körper (Pyruvat) weiter abgebaut.

Vocabulary: Koenzym A ist ein wichtiger Cofaktor im Citratzyklus, der die Essigsäure aktiviert und in den Zyklus einschleust.

Der Citratzyklus umfasst mehrere Umbauschritte, bei denen NADH, FADH2 und ATP gebildet werden. Die Gesamtbilanz des Citratzyklus pro Glucose-Molekül beträgt:

8 NADH, 2 FADH2, 2 ATP

Highlight: Der Citratzyklus ist ein zentraler Stoffwechselweg, der nicht nur in der Zellatmung, sondern auch in vielen anderen metabolischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt.