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Glykolyse einfach erklärt: Der Glukosestoffwechsel im Überblick

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Sophia

15.11.2021

Biologie

Kohlenhydratstoffwechsel

Glykolyse einfach erklärt: Der Glukosestoffwechsel im Überblick

Die Glykolyse ist ein fundamentaler Stoffwechselprozess, bei dem Glukose zu Pyruvat abgebaut wird.

Der Prozess der Glykolyse einfach erklärt: Im Cytoplasma der Zelle wird Glukose in mehreren enzymatischen Schritten zu Pyruvat umgewandelt. Dieser Vorgang kann sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen. Bei der aeroben Glykolyse wird das entstehende Pyruvat im Citratzyklus weiterverarbeitet, während bei der anaeroben Glykolyse Milchsäure als Endprodukt entsteht. Die Energiebilanz der Glykolyse zeigt, dass pro Glukosemolekül zwei ATP-Moleküle und zwei NADH+H+ gewonnen werden.

Der Citratzyklus schließt sich unter aeroben Bedingungen an die Glykolyse an und findet in den Mitochondrien statt. Die Citratzyklus Funktion besteht in der vollständigen Oxidation des aus der Glykolyse stammenden Pyruvats. Dabei entstehen wichtige Citratzyklus Produkte wie NADH+H+, FADH2 und ATP. Das Citratzyklus Endprodukt sind CO2-Moleküle, die ausgeatmet werden. Die Energiebilanz des Citratzyklus ist beeindruckend: Pro Durchlauf werden 2 ATP, 6 NADH+H+ und 2 FADH2 gebildet. Diese Elektronen-Carrier werden in der Citratzyklus Atmungskette zur ATP-Synthese genutzt. Die Citratzyklus Reaktionsgleichung zeigt, wie aus einem Molekül Acetyl-CoA durch verschiedene enzymatische Reaktionen schließlich CO2 und energiereiche Verbindungen entstehen. Ein wichtiger Citratzyklus Merksatz lautet: "Citrat ist der erste Stoff, der im Kreislauf entsteht und nach dem der gesamte Zyklus benannt ist."

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15.11.2021

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Die Glykolyse: Grundlegender Stoffwechselprozess im Detail

Die Glykolyse einfach erklärt ist ein zentraler Stoffwechselweg, bei dem Glucose zu Pyruvat abgebaut wird. Dieser komplexe biochemische Prozess findet im Zytoplasma aller lebenden Zellen statt und ist fundamental für die Energiegewinnung.

Die Glykolyse Bilanz zeigt, dass aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat-Moleküle entstehen. Dabei werden netto zwei ATP-Moleküle und zwei NADH+H+ gewonnen. Die Glykolyse Reaktionsgleichung lautet: Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 Pyruvat + 2 NADH+H+ + 2 ATP + 2 H2O.

Definition: Die Glykolyse ist ein mehrstufiger Prozess der Energiegewinnung, der sich in eine Vorbereitungs- und eine Ertragsphase unterteilt.

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Der Ablauf der Glykolyse im Detail

Die Glykolyse Ablauf zusammenfassung beginnt mit der Vorbereitungsphase, auch Energieinvestitionsphase genannt. Hier werden zunächst 2 ATP-Moleküle investiert, um Glucose zu aktivieren. Der Prozess startet mit der Phosphorylierung von Glucose zu Glucose-6-Phosphat durch das Enzym Hexokinase.

Highlight: Der Glykolyse Ort ist das Zytoplasma der Zelle, nicht die Mitochondrien. Dies ist ein wichtiger Unterschied zu anderen Stoffwechselprozessen.

In der Ertragsphase werden aus den C3-Körpern insgesamt 4 ATP-Moleküle gewonnen, wodurch sich ein Nettogewinn von 2 ATP ergibt.

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Aerobe und Anaerobe Glykolyse

Die aerobe und anaerobe Glykolyse unterscheiden sich in der Weiterverarbeitung des Pyruvats. Bei der aeroben Glykolyse wird Pyruvat in den Citratzyklus eingeschleust und über die Atmungskette unter Sauerstoffverbrauch weiter abgebaut.

Beispiel: Bei der Glykolyse anaerob wird Pyruvat entweder zu Lactat Milchsa¨urega¨rungMilchsäuregärung oder Ethanol alkoholischeGa¨rungalkoholische Gärung umgewandelt.

Die Regeneration von NAD+ ist essentiell für den kontinuierlichen Ablauf der Glykolyse. Bei der anaeroben Glykolyse geschieht dies durch Gärungsprozesse, bei der aeroben durch die Atmungskette.

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Energiebilanz und Bedeutung der Glykolyse

Die Energiebilanz Glykolyse zeigt einen Nettogewinn von 2 ATP pro Glucose-Molekül. Dieser Prozess ist besonders wichtig für Zellen, die auf schnelle Energiegewinnung angewiesen sind.

Vokabular: Wichtige Enzyme der Glykolyse sind Hexokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase.

Der Glukosestoffwechsel einfach erklärt verdeutlicht, dass die Glykolyse der erste Schritt im Energiestoffwechsel ist und die Grundlage für weitere Stoffwechselwege wie den Citratzyklus bildet.

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Die oxidative Decarboxylierung und der Citratzyklus im Detail

Die Glykolyse und der nachfolgende Stoffwechselweg der oxidativen Decarboxylierung sind fundamentale Prozesse des Energiestoffwechsels. Der Pyruvatdehydrogenase-Komplex spielt dabei eine zentrale Rolle bei der Umwandlung von Pyruvat zu Acetyl-CoA.

Definition: Die oxidative Decarboxylierung ist ein biochemischer Prozess, bei dem Pyruvat unter Abspaltung von CO2 und Oxidation zu Acetyl-CoA umgewandelt wird.

Der Prozess findet in der mitochondrialen Matrix statt und wird durch drei wichtige Enzymuntereinheiten katalysiert: E1 Pyruvatdehydrogenase, E2 Dihydrolipoy-Transacetylase und E3 Dihydrolipoyl-Dehydrogenase. Diese Enzyme arbeiten präzise zusammen, um die irreversible Reaktion der Pyruvatoxidation durchzuführen.

Merke: Die Gesamtbilanz der oxidativen Decarboxylierung lautet: Pyruvat + NAD+ + CoA + H+ → Acetyl-CoA + NADH + CO2

Der Citratzyklus schließt sich direkt an und ist ein zentraler Stoffwechselweg im Energiestoffwechsel. Er findet in den Mitochondrien statt und dient der Energiegewinnung sowie der Bereitstellung wichtiger Biomoleküle.

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Der Ablauf des Citratzyklus

Der Citratzyklus durchläuft acht präzise Schritte, die jeweils von spezifischen Enzymen katalysiert werden. Der Zyklus beginnt mit der Übertragung einer Acetylgruppe auf Oxalacetat, wodurch Citrat entsteht.

Highlight: Pro Durchlauf des Citratzyklus entstehen:

  • 3 NADH
  • 1 ATP
  • 1 FADH2

Die einzelnen Reaktionsschritte beinhalten Oxidationen, Decarboxylierungen und Umlagerungen. Besonders wichtig sind die Bildung von Reduktionsäquivalenten NADH,FADH2NADH, FADH2 und die Freisetzung von CO2.

Beispiel: Die Energiebilanz des Citratzyklus pro Glucosemolekül beträgt:

  • 6 NADH
  • 2 ATP
  • 2 FADH2
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Die Bedeutung des Citratzyklus im Stoffwechsel

Der Citratzyklus ist ein amphiboler Stoffwechselweg, was bedeutet, dass er sowohl katabole als auch anabole Funktionen erfüllt. Seine Hauptaufgaben sind:

Funktion:

  • Energiegewinnung durch GTP-Bildung
  • Bereitstellung von Reduktionsäquivalenten
  • Synthese wichtiger Biomoleküle

Die Regulation des Citratzyklus erfolgt durch verschiedene Faktoren, darunter die Verfügbarkeit von Substrat und die Aktivität der beteiligten Enzyme. Die Citratzyklus Produkte werden in der Atmungskette weiter verstoffwechselt.

Der Zyklus ist eng mit anderen Stoffwechselwegen wie der aeroben Glykolyse verknüpft und stellt eine zentrale Drehscheibe des Energiestoffwechsels dar.

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Regulation und Störungen des Citratzyklus

Die Aktivität des Citratzyklus wird präzise reguliert, um den Energiebedarf der Zelle zu decken. Verschiedene Hemmstoffe können den Zyklus beeinflussen.

Warnung: Arsen beispielsweise hemmt die Pyruvatdehydrogenase und führt zu:

  • Verringerter Acetyl-CoA Produktion
  • Störung des Citratzyklus
  • Verminderter ATP-Bildung

Die Citratzyklus Funktion ist essentiell für den Energiestoffwechsel. Störungen können schwerwiegende Folgen haben, da lebenswichtige Prozesse nicht mehr ausreichend mit Energie versorgt werden.

Der Zyklus ist besonders effizient in der Energiegewinnung und stellt eine wichtige Verbindung zwischen verschiedenen Stoffwechselwegen her.

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Die Atmungskette: Schlüsselprozess der Zellulären Energiegewinnung

Die aerobe Glykolyse findet ihren Höhepunkt in der Atmungskette, einem fundamentalen Prozess der zellulären Energiegewinnung. Dieser auch als Endoxidation bezeichnete Vorgang stellt den letzten Schritt des Energiestoffwechsels dar, bei dem die Energie aus Nährstoffen effizient in ATP umgewandelt wird.

Die Atmungskette ist bei Eukaryoten in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert, während sie bei Prokaryoten in der Plasmamembran zu finden ist. Der Prozess basiert auf einem komplexen System von Elektronentransportern, bestehend aus vier großen und zwei kleinen mobilen Proteinkomplexen, die die Elektronen systematisch zum finalen Akzeptor Sauerstoff transportieren.

Definition: Die Atmungskette ist ein mehrstufiger Prozess der Energieumwandlung, bei dem NADH und FADH2 ihre Elektronen abgeben und durch eine Reihe von Proteinkomplexen transportiert werden.

Der erste wichtige Komplex, die NADH-Q-Oxidoreduktase Komplex1Komplex 1, nimmt Elektronen von NADH auf und überträgt diese an Ubichinon in der Phospholipid-Doppelschicht. Die dabei freiwerdende Energie wird genutzt, um Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum zu pumpen. Der zweite Komplex, die Succinat-Dehydrogenase, verarbeitet Elektronen von FADH2, wobei dieser Weg weniger ATP generiert.

Highlight: Die Atmungskette ist der effizienteste Weg der zellulären Energiegewinnung und produziert den Großteil des benötigten ATPs.

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Biologie

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15. Nov. 2021

11 Seiten

Glykolyse einfach erklärt: Der Glukosestoffwechsel im Überblick

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Sophia

@sophia.cdb

Die Glykolyse ist ein fundamentaler Stoffwechselprozess, bei dem Glukose zu Pyruvat abgebaut wird.

Der Prozess der Glykolyse einfach erklärt: Im Cytoplasma der Zelle wird Glukose in mehreren enzymatischen Schritten zu Pyruvat umgewandelt. Dieser Vorgang kann sowohl unter aerobenals... Mehr anzeigen

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Die Glykolyse: Grundlegender Stoffwechselprozess im Detail

Die Glykolyse einfach erklärt ist ein zentraler Stoffwechselweg, bei dem Glucose zu Pyruvat abgebaut wird. Dieser komplexe biochemische Prozess findet im Zytoplasma aller lebenden Zellen statt und ist fundamental für die Energiegewinnung.

Die Glykolyse Bilanz zeigt, dass aus einem Glucose-Molekül zwei Pyruvat-Moleküle entstehen. Dabei werden netto zwei ATP-Moleküle und zwei NADH+H+ gewonnen. Die Glykolyse Reaktionsgleichung lautet: Glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 Pyruvat + 2 NADH+H+ + 2 ATP + 2 H2O.

Definition: Die Glykolyse ist ein mehrstufiger Prozess der Energiegewinnung, der sich in eine Vorbereitungs- und eine Ertragsphase unterteilt.

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Der Ablauf der Glykolyse im Detail

Die Glykolyse Ablauf zusammenfassung beginnt mit der Vorbereitungsphase, auch Energieinvestitionsphase genannt. Hier werden zunächst 2 ATP-Moleküle investiert, um Glucose zu aktivieren. Der Prozess startet mit der Phosphorylierung von Glucose zu Glucose-6-Phosphat durch das Enzym Hexokinase.

Highlight: Der Glykolyse Ort ist das Zytoplasma der Zelle, nicht die Mitochondrien. Dies ist ein wichtiger Unterschied zu anderen Stoffwechselprozessen.

In der Ertragsphase werden aus den C3-Körpern insgesamt 4 ATP-Moleküle gewonnen, wodurch sich ein Nettogewinn von 2 ATP ergibt.

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Aerobe und Anaerobe Glykolyse

Die aerobe und anaerobe Glykolyse unterscheiden sich in der Weiterverarbeitung des Pyruvats. Bei der aeroben Glykolyse wird Pyruvat in den Citratzyklus eingeschleust und über die Atmungskette unter Sauerstoffverbrauch weiter abgebaut.

Beispiel: Bei der Glykolyse anaerob wird Pyruvat entweder zu Lactat Milchsa¨urega¨rungMilchsäuregärung oder Ethanol alkoholischeGa¨rungalkoholische Gärung umgewandelt.

Die Regeneration von NAD+ ist essentiell für den kontinuierlichen Ablauf der Glykolyse. Bei der anaeroben Glykolyse geschieht dies durch Gärungsprozesse, bei der aeroben durch die Atmungskette.

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Energiebilanz und Bedeutung der Glykolyse

Die Energiebilanz Glykolyse zeigt einen Nettogewinn von 2 ATP pro Glucose-Molekül. Dieser Prozess ist besonders wichtig für Zellen, die auf schnelle Energiegewinnung angewiesen sind.

Vokabular: Wichtige Enzyme der Glykolyse sind Hexokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase.

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Die oxidative Decarboxylierung und der Citratzyklus im Detail

Die Glykolyse und der nachfolgende Stoffwechselweg der oxidativen Decarboxylierung sind fundamentale Prozesse des Energiestoffwechsels. Der Pyruvatdehydrogenase-Komplex spielt dabei eine zentrale Rolle bei der Umwandlung von Pyruvat zu Acetyl-CoA.

Definition: Die oxidative Decarboxylierung ist ein biochemischer Prozess, bei dem Pyruvat unter Abspaltung von CO2 und Oxidation zu Acetyl-CoA umgewandelt wird.

Der Prozess findet in der mitochondrialen Matrix statt und wird durch drei wichtige Enzymuntereinheiten katalysiert: E1 Pyruvatdehydrogenase, E2 Dihydrolipoy-Transacetylase und E3 Dihydrolipoyl-Dehydrogenase. Diese Enzyme arbeiten präzise zusammen, um die irreversible Reaktion der Pyruvatoxidation durchzuführen.

Merke: Die Gesamtbilanz der oxidativen Decarboxylierung lautet: Pyruvat + NAD+ + CoA + H+ → Acetyl-CoA + NADH + CO2

Der Citratzyklus schließt sich direkt an und ist ein zentraler Stoffwechselweg im Energiestoffwechsel. Er findet in den Mitochondrien statt und dient der Energiegewinnung sowie der Bereitstellung wichtiger Biomoleküle.

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Der Ablauf des Citratzyklus

Der Citratzyklus durchläuft acht präzise Schritte, die jeweils von spezifischen Enzymen katalysiert werden. Der Zyklus beginnt mit der Übertragung einer Acetylgruppe auf Oxalacetat, wodurch Citrat entsteht.

Highlight: Pro Durchlauf des Citratzyklus entstehen:

  • 3 NADH
  • 1 ATP
  • 1 FADH2

Die einzelnen Reaktionsschritte beinhalten Oxidationen, Decarboxylierungen und Umlagerungen. Besonders wichtig sind die Bildung von Reduktionsäquivalenten NADH,FADH2NADH, FADH2 und die Freisetzung von CO2.

Beispiel: Die Energiebilanz des Citratzyklus pro Glucosemolekül beträgt:

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Die Bedeutung des Citratzyklus im Stoffwechsel

Der Citratzyklus ist ein amphiboler Stoffwechselweg, was bedeutet, dass er sowohl katabole als auch anabole Funktionen erfüllt. Seine Hauptaufgaben sind:

Funktion:

  • Energiegewinnung durch GTP-Bildung
  • Bereitstellung von Reduktionsäquivalenten
  • Synthese wichtiger Biomoleküle

Die Regulation des Citratzyklus erfolgt durch verschiedene Faktoren, darunter die Verfügbarkeit von Substrat und die Aktivität der beteiligten Enzyme. Die Citratzyklus Produkte werden in der Atmungskette weiter verstoffwechselt.

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Regulation und Störungen des Citratzyklus

Die Aktivität des Citratzyklus wird präzise reguliert, um den Energiebedarf der Zelle zu decken. Verschiedene Hemmstoffe können den Zyklus beeinflussen.

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  • Verringerter Acetyl-CoA Produktion
  • Störung des Citratzyklus
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Der Zyklus ist besonders effizient in der Energiegewinnung und stellt eine wichtige Verbindung zwischen verschiedenen Stoffwechselwegen her.

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Die Atmungskette: Schlüsselprozess der Zellulären Energiegewinnung

Die aerobe Glykolyse findet ihren Höhepunkt in der Atmungskette, einem fundamentalen Prozess der zellulären Energiegewinnung. Dieser auch als Endoxidation bezeichnete Vorgang stellt den letzten Schritt des Energiestoffwechsels dar, bei dem die Energie aus Nährstoffen effizient in ATP umgewandelt wird.

Die Atmungskette ist bei Eukaryoten in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert, während sie bei Prokaryoten in der Plasmamembran zu finden ist. Der Prozess basiert auf einem komplexen System von Elektronentransportern, bestehend aus vier großen und zwei kleinen mobilen Proteinkomplexen, die die Elektronen systematisch zum finalen Akzeptor Sauerstoff transportieren.

Definition: Die Atmungskette ist ein mehrstufiger Prozess der Energieumwandlung, bei dem NADH und FADH2 ihre Elektronen abgeben und durch eine Reihe von Proteinkomplexen transportiert werden.

Der erste wichtige Komplex, die NADH-Q-Oxidoreduktase Komplex1Komplex 1, nimmt Elektronen von NADH auf und überträgt diese an Ubichinon in der Phospholipid-Doppelschicht. Die dabei freiwerdende Energie wird genutzt, um Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum zu pumpen. Der zweite Komplex, die Succinat-Dehydrogenase, verarbeitet Elektronen von FADH2, wobei dieser Weg weniger ATP generiert.

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Komplexe der Atmungskette und ihre Funktionen im Energiestoffwechsel

Die Komplexe der Atmungskette bilden ein ausgeklügeltes System von Redoxreaktionen, das für die effiziente Energiegewinnung unerlässlich ist. Der Citratzyklus und die Atmungskette sind dabei eng miteinander verbunden, wobei die Energiebilanz des Citratzyklus durch die Atmungskette maximiert wird.

Komplex 3, die Cytochrom-c-Oxidoreduktase, spielt eine zentrale Rolle, indem sie Elektronen vom reduzierten Ubichinon aufnimmt und an Cytochrom c weiterleitet. Dieser Prozess findet an der Außenseite der inneren Mitochondrienmembran statt und ist mit einem weiteren Protonentransport verbunden.

Beispiel: Der Elektronentransport in der Atmungskette kann man sich wie eine molekulare Stromleitung vorstellen, bei der Elektronen von einem Komplex zum nächsten "fließen" und dabei Energie für die ATP-Produktion bereitstellen.

Die Effizienz der Atmungskette wird durch die präzise Abstimmung der einzelnen Komplexe gewährleistet. Dabei ist besonders wichtig, dass die Glykolyse anaerob und aerob unterschiedliche Wege nimmt, wobei die aerobe Variante über die Atmungskette deutlich mehr Energie produziert.

Fachbegriff: Die oxidative Phosphorylierung bezeichnet den Gesamtprozess der ATP-Bildung durch die Atmungskette und ist der ertragreichste Schritt der zellulären Energiegewinnung.

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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.

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Timo S

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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