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Zellulärer Energiestoffwechsel

Zellatmung

Biologie1.390Aktualisiert 28. Aug. 20263 Seiten

Zellatmung einfach erklärt - Abi Lernen 2023

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Die Zellatmung ist der wichtigste Prozess in deinen Zellen, um aus Glucose Energie zu gewinnen. Dabei wird Zucker mithilfe von Sauerstoff in vier aufeinanderfolgenden Schritten komplett abgebaut, wodurch das energiereiche Molekül ATP entsteht.
Die Zellatmung – Seite 1

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Die Glykolyse - Der erste Schritt der Energiegewinnung

Die Glykolyse läuft im Cytoplasma ab und ist der Startschuss für die Zellatmung. Hier wird ein Glucose-Molekül in zwei Pyruvat-Moleküle aufgespalten - das passiert in neun aufeinanderfolgenden Reaktionsschritten.

Zuerst wird Glucose durch Phosphatgruppen "aktiviert", damit sie reaktionsbereit wird. Nach der Umwandlung zu Fructose-6-Phosphat und einer weiteren Phosphorylierung wird das Molekül in der Mitte geteilt.

Die beiden entstehenden C₃-Körper durchlaufen dann weitere Umwandlungen, bei denen 2 ATP und 2 NADH+H⁺ entstehen. Das Endprodukt Pyruvat wird dann in den nächsten Schritten der Zellatmung weiterverarbeitet.

Merktipp: Bei der Glykolyse entstehen aus einem Glucose-Molekül 2 Pyruvat, 2 ATP und 2 NADH+H⁺ - das ist noch nicht viel Energie!

Die Zellatmung – Seite 2

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Oxidative Decarboxylierung und Citratzyklus

Das Pyruvat wandert jetzt in die Mitochondrien, wo es richtig spannend wird. In der oxidativen Decarboxylierung wird Pyruvat zu Acetyl-CoA umgewandelt - dabei entstehen CO₂ und NADH+H⁺.

Im Citratzyklus reagiert Acetyl-CoA mit Oxalacetat zu Citrat. Dieser Zyklus läuft acht Mal ab und ist wie ein Kreislauf, bei dem das Oxalacetat am Ende wieder regeneriert wird.

Pro Durchlauf entstehen 2 CO₂, 3 NADH+H⁺, 1 FADH₂ und 1 ATP. Da aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat entstehen, läuft der ganze Zyklus zweimal ab. Das bedeutet: 6 CO₂, 8 NADH+H⁺, 2 FADH₂ und 2 ATP insgesamt.

Wichtig: Der Citratzyklus produziert hauptsächlich Reduktionsequivalente (NADH+H⁺ und FADH₂), die in der Atmungskette zu ATP umgewandelt werden!

Die Zellatmung – Seite 3

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Die Atmungskette - Wo die meiste Energie entsteht

Die Atmungskette an der inneren Mitochondrienmembran ist der Höhepunkt der Zellatmung. Hier werden die NADH+H⁺ und FADH₂ aus den vorherigen Schritten zu richtig viel ATP umgewandelt.

NADH+H⁺ gibt Elektronen und Protonen ab, die durch vier Proteinkomplexe transportiert werden. Dabei werden Protonen in den Intermembranraum gepumpt, wodurch ein Konzentrationsgefälle entsteht.

Die Protonen fließen durch die ATP-Synthase zurück in die Matrix - wie Wasser durch ein Wasserrad. Diese Energie wird genutzt, um ADP + P zu ATP zu verbinden. Pro NADH+H⁺ entstehen 3 ATP, pro FADH₂ entstehen 2 ATP.

Endresultat: Aus einem Glucose-Molekül entstehen insgesamt 36 ATP - das ist 18-mal mehr als bei der Glykolyse allein!

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