Zellatmung und ATP-Synthese
Die Zellatmung ist ein fundamentaler Prozess zur Energiegewinnung in Organismen. ATP (Adenosintriphosphat) spielt dabei eine zentrale Rolle als energiereiches Molekül, das allen Lebewesen als Energiequelle dient.
Definition: ATP (Adenosintriphosphat) ist ein energiereiches Molekül, das in allen Organismen als universeller Energieträger fungiert.
Der Energiegewinnungsprozess basiert auf der Oxidation von Nährstoffmolekülen, wobei die Energie aus der Umgebung der Organismen stammt, sei es durch Sonnenlicht oder chemische Reaktionen.
Highlight: Die Zellatmung ist ein mehrstufiger Prozess, der Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette umfasst.
Ein wichtiger Aspekt der Zellatmung sind Redoxreaktionen, bei denen Elektronen zwischen Atomen oder Molekülen übertragen werden. Oxidation bezeichnet die Abgabe von Elektronen (exergonisch, energiefreisetzend), während Reduktion die Aufnahme von Elektronen beschreibt (endergonisch, energieverbrauchend).
Vocabulary: NAD+ (Nicotinamidadenindinukleotid) ist ein wichtiger Elektronenakzeptor und bildet Reduktionsäquivalente nach der Formel: NAD+ + 2H+ + 2e- → NADH + H+
Die Glykolyse findet im Cytoplasma statt und spaltet Glucose in zwei Pyruvat-Moleküle. Diese werden in die Mitochondrien transportiert, wo durch oxidative Decarboxylierung CO2 abgespalten wird.
Der Citratzyklus läuft in der Matrix der Mitochondrien ab und baut die C2-Körper vollständig zu CO2 ab. Dabei entstehen große Mengen NADH + H+ und FADH2, aber nur wenig ATP.
In der Atmungskette werden die Elektronen von NADH + H+ und FADH2 auf Sauerstoff übertragen, wobei Wasser entsteht. Die dabei freigesetzte Energie wird zur ATP-Bildung genutzt (oxidative Phosphorylierung).
Example: Die Gesamtbilanz der Zellatmung lautet: 1 Glucose → 36 ATP
Diese detaillierte Betrachtung der Zellatmung verdeutlicht, wie komplex und effizient der ATP-Bildungsprozess in Organismen abläuft. Das Verständnis dieser Vorgänge ist grundlegend für die Biologie und hilft, die Energiegewinnung in lebenden Systemen zu begreifen.
