App öffnen

Fächer

Regulation der Zellatmung und Enzymaktivität

Öffnen

262

1

user profile picture

BetterNotes 👩🏽‍💻🌺

2.6.2021

Biologie

Enzymatik & Zellatmung - Klausur

Regulation der Zellatmung und Enzymaktivität

Die Zellatmung ist ein lebenswichtiger Prozess, der uns Energie liefert. Dabei werden energiereiche Moleküle wie Glucose abgebaut und die gespeicherte Energie in Form von ATP für zelluläre Aktivitäten nutzbar gemacht. Enzyme spielen in diesem Prozess eine entscheidende Rolle, da sie die nötigen Reaktionen beschleunigen.

...

2.6.2021

6415

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Öffnen

Enzyme als Biokatalysatoren

Enzyme sind Proteine mit einer speziellen 3D-Struktur, die bestimmt, welche Substrate sie binden können. Sie sind sowohl substratspezifisch als auch wirkungsspezifisch. Dank Enzymen können Reaktionen stattfinden, die ohne sie zu langsam oder gar nicht ablaufen würden.

Bei der Enzymkatalyse gibt es zwei wichtige Modelle: Das Schlüssel-Schloss-Prinzip und das Modell der Induzierten Passform. Beim ersten passt das Substrat genau ins aktive Zentrum, beim zweiten passt sich das aktive Zentrum dem Substrat an – ähnlich wie Kleidung, die sich dem Körper anpasst.

Der Kreislauf der Enzymkatalyse beginnt mit einem freien Enzym. Das Substrat (z.B. Saccharose) bindet sich ans aktive Zentrum und bildet einen Enzym-Substrat-Komplex. Mit Hilfe eines Cofaktors (z.B. Wasser) wird das Substrat umgewandelt, hier zu Glucose und Fructose. Danach lösen sich die Produkte ab, und das Enzym ist wieder frei für neue Reaktionen.

💡 Gut zu wissen: Enzyme senken die für eine Reaktion nötige Aktivierungsenergie, ermöglichen so biochemische Prozesse bei Körpertemperatur und beschleunigen Reaktionen oft um das Millionenfache!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Öffnen

Enzymaktivität und Umweltfaktoren

Temperatur und pH-Wert beeinflussen maßgeblich die Enzymaktivität, da sie die Raumstruktur der Enzyme verändern können. Jedes Enzym hat sein spezifisches pH-Optimum, bei dem es am effektivsten arbeitet. Verdauungsenzyme zeigen dies besonders deutlich: Pepsin arbeitet optimal bei pH 2,5 im sauren Magenmilieu, während Amylase bei pH 7 (neutral) und Trypsin bei pH 9 (basisch) ihre Höchstleistung bringen.

Auch die Temperatur spielt eine entscheidende Rolle. Mit steigender Temperatur erhöht sich zunächst die Reaktionsgeschwindigkeit, da mehr kinetische Energie zur Verfügung steht. Ab dem Temperaturoptimum (beim Menschen etwa 37-38°C) nimmt die Aktivität jedoch wieder ab, weil die Proteinstruktur der Enzyme durch zu hohe Temperaturen zerstört wird (Denaturierung).

Der Zusammenhang zwischen Enzymaktivität und Temperatur lässt sich in einer charakteristischen Glockenkurve darstellen. Bei zu niedrigen Temperaturen fehlt die nötige Bewegungsenergie, bei zu hohen Temperaturen (ab etwa 50°C für menschliche Enzyme) verlieren Enzyme ihre Funktionsfähigkeit vollständig.

🔬 Experiment-Tipp: Die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert lässt sich leicht selbst untersuchen, indem man beispielsweise Katalase (aus Kartoffeln) in unterschiedlich sauren oder basischen Lösungen testet und die Sauerstoffentwicklung beobachtet!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Öffnen

Enzymkinetik und Substratkonzentration

Die Reaktionsgeschwindigkeit eines Enzyms hängt stark von der Substratkonzentration ab, während die Enzymmenge konstant bleibt. Bei geringer Substratmenge entstehen nur wenige Enzym-Substrat-Komplexe, was zu einer niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit führt.

Mit steigender Substratkonzentration steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass Enzyme und Substrate aufeinandertreffen. Es bilden sich mehr Enzym-Substrat-Komplexe und die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt zu. Diese Beziehung wird durch die Michaelis-Menten-Gleichung beschrieben, die einen hyperbolischen Kurvenverlauf zeigt.

Ab einem bestimmten Punkt sind alle vorhandenen Enzyme als Enzym-Substrat-Komplexe gebunden – hier wird die maximale Reaktionsgeschwindigkeit (Vmax) erreicht. Eine weitere Erhöhung der Substratkonzentration kann die Geschwindigkeit nicht mehr steigern. Die Michaelis-Menten-Konstante (Km-Wert) gibt die Substratkonzentration an, bei der die Reaktionsgeschwindigkeit halb so groß wie Vmax ist.

📊 Prüfungswissen: Im Lineweaver-Burk-Diagramm wird die Michaelis-Menten-Kurve linearisiert, was die Bestimmung von Km und Vmax erleichtert. Der Km-Wert ist ein Maß für die Affinität eines Enzyms zu seinem Substrat – je kleiner der Wert, desto höher die Affinität!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Öffnen

Hemmung der Enzymaktivität

Die Aktivität von Enzymen kann durch verschiedene Inhibitoren (Hemmstoffe) beeinflusst werden. Es gibt zwei Hauptarten der Enzymhemmung: die kompetitive und die nichtkompetitive Hemmung.

Bei der kompetitiven Hemmung ähnelt der Inhibitor dem natürlichen Substrat und konkurriert mit diesem um das aktive Zentrum. Er wird jedoch nicht umgesetzt und löst sich wieder. Dadurch verringert sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Mit steigender Substratkonzentration kann dieser Hemmeffekt überwunden werden, da die Wahrscheinlichkeit steigt, dass Substrate statt Inhibitoren an das Enzym binden. Bei hoher Substratkonzentration wird deshalb trotz Inhibitor die maximale Reaktionsgeschwindigkeit erreicht.

Bei der nichtkompetitiven Hemmung bindet der Inhibitor nicht am aktiven Zentrum, sondern an einer anderen Stelle des Enzyms. Dadurch verändert sich die Raumstruktur des Enzyms so, dass das aktive Zentrum kein Substrat mehr binden kann. Ein Teil der Enzymmoleküle wird dadurch blockiert. Diese Hemmung kann nicht durch erhöhte Substratkonzentration aufgehoben werden, da Inhibitor und Substrat nicht um dieselbe Bindungsstelle konkurrieren.

💊 Anwendungsbeispiel: Viele Medikamente wirken als Enzyminhibitoren! Aspirin hemmt kompetitiv die Cyclooxygenase und blockiert so die Bildung von Schmerzbotenstoffen. Antibiotika wie Penicillin hemmen Enzyme der bakteriellen Zellwandsynthese.

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Öffnen

Regulation der Zellatmung durch Rückkopplung

Zellen können ihren Stoffwechsel an den aktuellen Bedarf anpassen, indem sie Enzyme neu bilden oder abbauen. Ein Beispiel ist die vermehrte Bildung alkoholabbauender Enzyme bei regelmäßigem Alkoholkonsum. Die Regulation der Zellatmung durch Rückkopplung erfolgt über zwei wichtige Mechanismen: die Substratinduktion und die Endprodukthemmung.

Bei der Substratinduktion wirken Substratmoleküle bei hoher Konzentration als positive Effektoren. Sie binden am regulatorischen Zentrum des Enzyms und verändern dessen Struktur so, dass sich das aktive Zentrum vergrößert. Dadurch kann das Substrat besser gebunden werden, und die Reaktion läuft schneller ab.

Bei der Endprodukthemmung wirkt das Endprodukt bei hoher Konzentration als negativer Effektor. Es bindet ebenfalls am regulatorischen Zentrum, verändert aber die Enzymstruktur so stark, dass das Substrat nicht mehr oder nur sehr schlecht gebunden werden kann. Diese Form der Hemmung verhindert eine Überproduktion von Stoffwechselprodukten.

🔄 Merkhilfe: Die Enzymregulation funktioniert wie ein Thermostat: Bei Bedarf wird die Aktivität hochgefahren (positive Effektoren), bei Überfluss heruntergeregelt (negative Effektoren). So bleibt der Stoffwechsel im Gleichgewicht!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Öffnen

Bedeutung der Zellatmung

Glucose ist unser primärer Energielieferant, daneben können auch Polysaccharide, Fette und Proteine als Energiequellen dienen. Mit der Tracer-Methode lässt sich die Glucoseverteilung im Körper untersuchen: Eine Person bekommt schwach radioaktiv markierte Glucose injiziert, wodurch Bereiche mit hoher Stoffwechselaktivität sichtbar werden. Nach körperlicher Aktivität zeigen besonders Gehirn, Herz und die beanspruchten Skelettmuskeln einen hohen Glucoseverbrauch.

Die Zellatmung und die Fotosynthese stehen in einem engen Zusammenhang. In den Chloroplasten wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt und in Form energiereicher organischer Moleküle wie Glucose gespeichert. Diese Moleküle werden in den Mitochondrien durch die Zellatmung abgebaut, wobei Energie freigesetzt wird. Etwa ein Drittel dieser Energie wird als Wärme abgegeben, der Rest als ATP gespeichert.

Die Summengleichung der Zellatmung lautet: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energie (ATP). Der für die Zellatmung benötigte Sauerstoff stammt aus der Fotosynthese, während die Produkte Kohlenstoffdioxid und Wasser wiederum als Ausgangsstoffe für die Fotosynthese dienen.

🌱 Ökologischer Zusammenhang: Die Zellatmung und Fotosynthese bilden einen perfekten Kreislauf in der Natur: Pflanzen produzieren durch Fotosynthese Sauerstoff und Glucose, die wir für unsere Zellatmung nutzen. Wir geben CO₂ ab, das wiederum die Pflanzen für ihre Fotosynthese verwenden!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Öffnen

Überblick über die Zellatmung

Die Zellatmung umfasst drei Hauptabschnitte: Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette. Die Glykolyse findet im Cytoplasma statt und ist der erste Schritt des Glucoseabbaus. Hier wird ein C6-Körper (Glucose) in zwei C3-Körper (Pyruvat) zerlegt. Dabei werden 2 ATP investiert, aber 4 ATP und 2 NADH+H⁺ gewonnen – ein Nettogewinn von 2 ATP.

Der Citratzyklus wird oft als "Drehscheibe des Stoffwechsels" bezeichnet und findet im Matrixraum der Mitochondrien statt. Die C3-Körper werden zunächst zu C2-Körpern (Acetyl-CoA) umgewandelt und dann im Citratzyklus vollständig zu CO₂ abgebaut. Dabei entstehen große Mengen an Reduktionsäquivalenten (NADH+H⁺ und FADH₂), die viel Energie enthalten. Der Citratzyklus besteht aus 8 Einzelreaktionen und liefert pro Glucose 6 NADH+H⁺ und 2 FADH₂.

In der Atmungskette, die in der inneren Mitochondrienmembran abläuft, werden die Elektronen von NADH+H⁺ und FADH₂ auf Sauerstoff übertragen. Die dabei freiwerdende Energie wird genutzt, um ATP zu bilden (oxidative Phosphorylierung). Aus den insgesamt 10 NADH+H⁺ und 2 FADH₂ entstehen etwa 28 ATP-Moleküle.

Energiebilanz: Bei der vollständigen Oxidation eines Glucose-Moleküls entstehen theoretisch 38 ATP, praktisch jedoch eher 30-32 ATP, da Energie für den Transport der Reduktionsäquivalente ins Mitochondrium benötigt wird. Trotzdem eine beeindruckende Energieausbeute!

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Ranked #1 Education App

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

22 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 17 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

 

Biologie

6.415

14. Aug. 2025

8 Seiten

Regulation der Zellatmung und Enzymaktivität

user profile picture

BetterNotes 👩🏽‍💻🌺

@better.notes

Die Zellatmung ist ein lebenswichtiger Prozess, der uns Energie liefert. Dabei werden energiereiche Moleküle wie Glucose abgebaut und die gespeicherte Energie in Form von ATP für zelluläre Aktivitäten nutzbar gemacht. Enzyme spielen in diesem Prozess eine entscheidende Rolle, da sie... Mehr anzeigen

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Enzyme als Biokatalysatoren

Enzyme sind Proteine mit einer speziellen 3D-Struktur, die bestimmt, welche Substrate sie binden können. Sie sind sowohl substratspezifisch als auch wirkungsspezifisch. Dank Enzymen können Reaktionen stattfinden, die ohne sie zu langsam oder gar nicht ablaufen würden.

Bei der Enzymkatalyse gibt es zwei wichtige Modelle: Das Schlüssel-Schloss-Prinzip und das Modell der Induzierten Passform. Beim ersten passt das Substrat genau ins aktive Zentrum, beim zweiten passt sich das aktive Zentrum dem Substrat an – ähnlich wie Kleidung, die sich dem Körper anpasst.

Der Kreislauf der Enzymkatalyse beginnt mit einem freien Enzym. Das Substrat (z.B. Saccharose) bindet sich ans aktive Zentrum und bildet einen Enzym-Substrat-Komplex. Mit Hilfe eines Cofaktors (z.B. Wasser) wird das Substrat umgewandelt, hier zu Glucose und Fructose. Danach lösen sich die Produkte ab, und das Enzym ist wieder frei für neue Reaktionen.

💡 Gut zu wissen: Enzyme senken die für eine Reaktion nötige Aktivierungsenergie, ermöglichen so biochemische Prozesse bei Körpertemperatur und beschleunigen Reaktionen oft um das Millionenfache!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Enzymaktivität und Umweltfaktoren

Temperatur und pH-Wert beeinflussen maßgeblich die Enzymaktivität, da sie die Raumstruktur der Enzyme verändern können. Jedes Enzym hat sein spezifisches pH-Optimum, bei dem es am effektivsten arbeitet. Verdauungsenzyme zeigen dies besonders deutlich: Pepsin arbeitet optimal bei pH 2,5 im sauren Magenmilieu, während Amylase bei pH 7 (neutral) und Trypsin bei pH 9 (basisch) ihre Höchstleistung bringen.

Auch die Temperatur spielt eine entscheidende Rolle. Mit steigender Temperatur erhöht sich zunächst die Reaktionsgeschwindigkeit, da mehr kinetische Energie zur Verfügung steht. Ab dem Temperaturoptimum (beim Menschen etwa 37-38°C) nimmt die Aktivität jedoch wieder ab, weil die Proteinstruktur der Enzyme durch zu hohe Temperaturen zerstört wird (Denaturierung).

Der Zusammenhang zwischen Enzymaktivität und Temperatur lässt sich in einer charakteristischen Glockenkurve darstellen. Bei zu niedrigen Temperaturen fehlt die nötige Bewegungsenergie, bei zu hohen Temperaturen (ab etwa 50°C für menschliche Enzyme) verlieren Enzyme ihre Funktionsfähigkeit vollständig.

🔬 Experiment-Tipp: Die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert lässt sich leicht selbst untersuchen, indem man beispielsweise Katalase (aus Kartoffeln) in unterschiedlich sauren oder basischen Lösungen testet und die Sauerstoffentwicklung beobachtet!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Enzymkinetik und Substratkonzentration

Die Reaktionsgeschwindigkeit eines Enzyms hängt stark von der Substratkonzentration ab, während die Enzymmenge konstant bleibt. Bei geringer Substratmenge entstehen nur wenige Enzym-Substrat-Komplexe, was zu einer niedrigen Reaktionsgeschwindigkeit führt.

Mit steigender Substratkonzentration steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass Enzyme und Substrate aufeinandertreffen. Es bilden sich mehr Enzym-Substrat-Komplexe und die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt zu. Diese Beziehung wird durch die Michaelis-Menten-Gleichung beschrieben, die einen hyperbolischen Kurvenverlauf zeigt.

Ab einem bestimmten Punkt sind alle vorhandenen Enzyme als Enzym-Substrat-Komplexe gebunden – hier wird die maximale Reaktionsgeschwindigkeit (Vmax) erreicht. Eine weitere Erhöhung der Substratkonzentration kann die Geschwindigkeit nicht mehr steigern. Die Michaelis-Menten-Konstante (Km-Wert) gibt die Substratkonzentration an, bei der die Reaktionsgeschwindigkeit halb so groß wie Vmax ist.

📊 Prüfungswissen: Im Lineweaver-Burk-Diagramm wird die Michaelis-Menten-Kurve linearisiert, was die Bestimmung von Km und Vmax erleichtert. Der Km-Wert ist ein Maß für die Affinität eines Enzyms zu seinem Substrat – je kleiner der Wert, desto höher die Affinität!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Hemmung der Enzymaktivität

Die Aktivität von Enzymen kann durch verschiedene Inhibitoren (Hemmstoffe) beeinflusst werden. Es gibt zwei Hauptarten der Enzymhemmung: die kompetitive und die nichtkompetitive Hemmung.

Bei der kompetitiven Hemmung ähnelt der Inhibitor dem natürlichen Substrat und konkurriert mit diesem um das aktive Zentrum. Er wird jedoch nicht umgesetzt und löst sich wieder. Dadurch verringert sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Mit steigender Substratkonzentration kann dieser Hemmeffekt überwunden werden, da die Wahrscheinlichkeit steigt, dass Substrate statt Inhibitoren an das Enzym binden. Bei hoher Substratkonzentration wird deshalb trotz Inhibitor die maximale Reaktionsgeschwindigkeit erreicht.

Bei der nichtkompetitiven Hemmung bindet der Inhibitor nicht am aktiven Zentrum, sondern an einer anderen Stelle des Enzyms. Dadurch verändert sich die Raumstruktur des Enzyms so, dass das aktive Zentrum kein Substrat mehr binden kann. Ein Teil der Enzymmoleküle wird dadurch blockiert. Diese Hemmung kann nicht durch erhöhte Substratkonzentration aufgehoben werden, da Inhibitor und Substrat nicht um dieselbe Bindungsstelle konkurrieren.

💊 Anwendungsbeispiel: Viele Medikamente wirken als Enzyminhibitoren! Aspirin hemmt kompetitiv die Cyclooxygenase und blockiert so die Bildung von Schmerzbotenstoffen. Antibiotika wie Penicillin hemmen Enzyme der bakteriellen Zellwandsynthese.

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Regulation der Zellatmung durch Rückkopplung

Zellen können ihren Stoffwechsel an den aktuellen Bedarf anpassen, indem sie Enzyme neu bilden oder abbauen. Ein Beispiel ist die vermehrte Bildung alkoholabbauender Enzyme bei regelmäßigem Alkoholkonsum. Die Regulation der Zellatmung durch Rückkopplung erfolgt über zwei wichtige Mechanismen: die Substratinduktion und die Endprodukthemmung.

Bei der Substratinduktion wirken Substratmoleküle bei hoher Konzentration als positive Effektoren. Sie binden am regulatorischen Zentrum des Enzyms und verändern dessen Struktur so, dass sich das aktive Zentrum vergrößert. Dadurch kann das Substrat besser gebunden werden, und die Reaktion läuft schneller ab.

Bei der Endprodukthemmung wirkt das Endprodukt bei hoher Konzentration als negativer Effektor. Es bindet ebenfalls am regulatorischen Zentrum, verändert aber die Enzymstruktur so stark, dass das Substrat nicht mehr oder nur sehr schlecht gebunden werden kann. Diese Form der Hemmung verhindert eine Überproduktion von Stoffwechselprodukten.

🔄 Merkhilfe: Die Enzymregulation funktioniert wie ein Thermostat: Bei Bedarf wird die Aktivität hochgefahren (positive Effektoren), bei Überfluss heruntergeregelt (negative Effektoren). So bleibt der Stoffwechsel im Gleichgewicht!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Bedeutung der Zellatmung

Glucose ist unser primärer Energielieferant, daneben können auch Polysaccharide, Fette und Proteine als Energiequellen dienen. Mit der Tracer-Methode lässt sich die Glucoseverteilung im Körper untersuchen: Eine Person bekommt schwach radioaktiv markierte Glucose injiziert, wodurch Bereiche mit hoher Stoffwechselaktivität sichtbar werden. Nach körperlicher Aktivität zeigen besonders Gehirn, Herz und die beanspruchten Skelettmuskeln einen hohen Glucoseverbrauch.

Die Zellatmung und die Fotosynthese stehen in einem engen Zusammenhang. In den Chloroplasten wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt und in Form energiereicher organischer Moleküle wie Glucose gespeichert. Diese Moleküle werden in den Mitochondrien durch die Zellatmung abgebaut, wobei Energie freigesetzt wird. Etwa ein Drittel dieser Energie wird als Wärme abgegeben, der Rest als ATP gespeichert.

Die Summengleichung der Zellatmung lautet: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energie (ATP). Der für die Zellatmung benötigte Sauerstoff stammt aus der Fotosynthese, während die Produkte Kohlenstoffdioxid und Wasser wiederum als Ausgangsstoffe für die Fotosynthese dienen.

🌱 Ökologischer Zusammenhang: Die Zellatmung und Fotosynthese bilden einen perfekten Kreislauf in der Natur: Pflanzen produzieren durch Fotosynthese Sauerstoff und Glucose, die wir für unsere Zellatmung nutzen. Wir geben CO₂ ab, das wiederum die Pflanzen für ihre Fotosynthese verwenden!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Überblick über die Zellatmung

Die Zellatmung umfasst drei Hauptabschnitte: Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette. Die Glykolyse findet im Cytoplasma statt und ist der erste Schritt des Glucoseabbaus. Hier wird ein C6-Körper (Glucose) in zwei C3-Körper (Pyruvat) zerlegt. Dabei werden 2 ATP investiert, aber 4 ATP und 2 NADH+H⁺ gewonnen – ein Nettogewinn von 2 ATP.

Der Citratzyklus wird oft als "Drehscheibe des Stoffwechsels" bezeichnet und findet im Matrixraum der Mitochondrien statt. Die C3-Körper werden zunächst zu C2-Körpern (Acetyl-CoA) umgewandelt und dann im Citratzyklus vollständig zu CO₂ abgebaut. Dabei entstehen große Mengen an Reduktionsäquivalenten (NADH+H⁺ und FADH₂), die viel Energie enthalten. Der Citratzyklus besteht aus 8 Einzelreaktionen und liefert pro Glucose 6 NADH+H⁺ und 2 FADH₂.

In der Atmungskette, die in der inneren Mitochondrienmembran abläuft, werden die Elektronen von NADH+H⁺ und FADH₂ auf Sauerstoff übertragen. Die dabei freiwerdende Energie wird genutzt, um ATP zu bilden (oxidative Phosphorylierung). Aus den insgesamt 10 NADH+H⁺ und 2 FADH₂ entstehen etwa 28 ATP-Moleküle.

Energiebilanz: Bei der vollständigen Oxidation eines Glucose-Moleküls entstehen theoretisch 38 ATP, praktisch jedoch eher 30-32 ATP, da Energie für den Transport der Reduktionsäquivalente ins Mitochondrium benötigt wird. Trotzdem eine beeindruckende Energieausbeute!

WICHTIG ZU WISSEN
- Enzyme sind Proteine
- Die 3D-Struktur von Enzymen beeinflusst was sie binden
können (Substratspezifisch) und was sie ma

Melde dich an, um den Inhalt freizuschaltenEs ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Verbessere deine Noten

Werde Teil der Community

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Bilanz der Zellatmung

Der Glucoseabbau erfolgt in verschiedenen Schritten, die alle zur Energiegewinnung beitragen. Die Glykolyse liefert pro Glucosemolekül 2 Moleküle NADH+H⁺, die oxidative Decarboxylierung des Pyruvats weitere 2 NADH+H⁺, und der Citratzyklus steuert 6 NADH+H⁺ und 2 FADH₂ bei.

Diese Ausgangsstoffe der Zellatmung – insgesamt 10 Moleküle NADH+H⁺ und 2 Moleküle FADH₂ – werden in der Atmungskette zur ATP-Synthese genutzt. Theoretisch können daraus 34 ATP-Moleküle aufgebaut werden. Dazu kommen noch die 2 ATP aus der Glykolyse und 2 ATP aus dem Citratzyklus.

Der Gesamtertrag der Zellatmung liegt bei etwa 36 ATP-Molekülen pro Glucosemolekül. Allerdings verbraucht die Zelle für den Transport der in der Glykolyse erzeugten NADH+H⁺ ins Mitochondrium 2 ATP-Moleküle, sodass der Nettogewinn bei 34 ATP liegt. In der Fachliteratur findet man unterschiedliche Angaben zwischen 30 und 38 ATP, da die genaue Ausbeute von verschiedenen Faktoren abhängt.

🔋 Effizienzrechnung: Die Zellatmung wandelt etwa 40% der in der Glucose gespeicherten Energie in ATP um – der Rest wird als Wärme abgegeben. Im Vergleich zu technischen Motoren (25-30% Effizienz) ist das ein erstaunlich guter Wirkungsgrad!

Wir dachten, du würdest nie fragen...

Was ist der Knowunity KI-Begleiter?

Unser KI-Begleiter ist speziell auf die Bedürfnisse von Schülern zugeschnitten. Basierend auf den Millionen von Inhalten, die wir auf der Plattform haben, können wir den Schülern wirklich sinnvolle und relevante Antworten geben. Aber es geht nicht nur um Antworten, sondern der Begleiter führt die Schüler auch durch ihre täglichen Lernherausforderungen, mit personalisierten Lernplänen, Quizfragen oder Inhalten im Chat und einer 100% Personalisierung basierend auf den Fähigkeiten und Entwicklungen der Schüler.

Wo kann ich mir die Knowunity-App herunterladen?

Du kannst dir die App im Google Play Store und im Apple App Store herunterladen.

Ist Knowunity wirklich kostenlos?

Ja, du hast kostenlosen Zugriff auf Inhalte in der App und auf unseren KI-Begleiter. Zum Freischalten bestimmter Features in der App kannst du Knowunity Pro erwerben.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Schüler:innen lieben uns — und du wirst es auch.

4.9/5

App Store

4.8/5

Google Play

Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user