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Zellatmung für Kinder: Ablauf, Formel und ATP Bilanz

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Lea Gagliardi

7.5.2022

Biologie

Zellatmung

Zellatmung für Kinder: Ablauf, Formel und ATP Bilanz

Cellular Respiration: A Comprehensive Energy Production Process in Living Cells

Cellular respiration is the fundamental metabolic process that occurs in mitochondria, converting glucose and oxygen into energy in the form of ATP. This complex process generates 32-38 ATP molecules through four main stages.

Key points:

  • Zellatmung Ablauf involves glycolysis, oxidative decarboxylation, citric acid cycle, and electron transport chain
  • Takes place primarily in mitochondria's inner membrane and matrix
  • Requires glucose and oxygen as starting materials
  • Produces CO2 and H2O as waste products
  • Generates ATP through both substrate-level and oxidative phosphorylation
...

7.5.2022

16452

Das Mitochondrium
●
Kommen nur in Eukaryorten vor
Christae-Typ = Starke Faltung → Oberflächenvergrößerung
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2 Bau von Mitochondrien
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Grundprinzipien von Stoffwechselwegen

Die Zellatmung ist ein komplexer Stoffwechselweg, der auf grundlegenden biochemischen Prinzipien basiert. Zu den wichtigsten Konzepten gehören exergonische und endergonische Reaktionen sowie Redoxreaktionen.

Definition: Exergonische Reaktionen setzen Energie frei, während endergonische Reaktionen Energie benötigen.

In der Zellatmung spielen Oxidations- und Reduktionsprozesse eine zentrale Rolle. Bei der Oxidation werden Elektronen oder Wasserstoffatome abgegeben, bei der Reduktion aufgenommen. Diese Prozesse sind eng miteinander verknüpft und werden als Redoxreaktionen bezeichnet.

Vocabulary: Reduktionsäquivalente sind Coenzyme, die den Ablauf von Redoxreaktionen in einer Zelle ermöglichen.

Ein besonders wichtiges Reduktionsäquivalent in der Zellatmung ist NAD+/NADH+H+. Dieses Coenzym fungiert als Energie- und Wasserstoffüberträger und ist an zahlreichen Redoxreaktionen beteiligt.

Example: Bei der Oxidation einer Verbindung AH2 werden Wasserstoffatome auf NAD+ übertragen, wodurch NADH+H+ entsteht. Umgekehrt kann NADH+H+ einen Stoff B zu BH2 reduzieren und wird dabei selbst wieder zu NAD+ oxidiert.

Diese Redoxreaktionen sind fundamental für den Energietransfer in der Zellatmung und ermöglichen die effiziente Umwandlung von Nahrungsenergie in ATP.

Das Mitochondrium
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Kommen nur in Eukaryorten vor
Christae-Typ = Starke Faltung → Oberflächenvergrößerung
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2 Bau von Mitochondrien
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Die Zellatmung - Allgemeines

Die Zellatmung ist ein fundamentaler Prozess zur Energiegewinnung in lebenden Organismen. Sie findet in den Mitochondrien statt und benötigt Glucose und Sauerstoff als Ausgangsstoffe.

Highlight: Die Ausgangsstoffe der Zellatmung sind Glucose und Sauerstoff, während die Endprodukte Kohlenstoffdioxid und Wasser sind.

Der Sauerstoff wird über die Lungen aufgenommen und gelangt über den Blutkreislauf zu den Zellen. Glucose, der wichtigste Betriebsstoff der Lebewesen, wird durch die Nahrungsaufnahme bereitgestellt.

Vocabulary: Der Grundumsatz bezeichnet den Energiebedarf eines ruhenden Organismus zur Aufrechterhaltung der Lebensvorgänge, während der Arbeitsumsatz den erhöhten Energiebedarf bei Aktivität beschreibt.

Man unterscheidet zwischen zwei katabolen Stoffwechselwegen:

  1. Zellatmung (aerob: mit Sauerstoff)
  2. Gärung (anaerob: ohne Sauerstoff)

Definition: Dissimilation ist eine Form des abbauenden Stoffwechsels unter Energiegewinnung.

Die Kompartimentierung in Zellen ermöglicht es, dass verschiedene Stoffwechselwege gleichzeitig ablaufen können. Dies ist besonders wichtig für die Effizienz der Zellatmung.

Zur Untersuchung von Stoffwechselwegen wie der Zellatmung wird oft die Tracermethode verwendet. Dabei werden radioaktiv markierte Substanzen eingesetzt, die am Stoffwechsel teilnehmen und so die Lokalisierung und Visualisierung von Stoffwechselwegen ermöglichen.

Example: Ein Autoradiogramm kann die Zwischenprodukte der Glykolyse in Abhängigkeit von der Inkubationszeit zeigen, was Einblicke in den Ablauf der Zellatmung gibt.

Das Mitochondrium
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Die Zellatmung - Die 4 Teilschritte

Die Zellatmung ist ein komplexer Prozess, der in vier Hauptschritte unterteilt werden kann. Der erste dieser Schritte ist die Glykolyse, die im Cytoplasma der Zelle stattfindet.

Highlight: Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung und findet als einziger Teil außerhalb der Mitochondrien statt.

Die Glykolyse kann in zwei Phasen unterteilt werden:

  1. Energieaufwendungsphase
  2. Energiefreisetzungsphase

In der ersten Phase wird Energie in Form von ATP verbraucht, um Glucose zu aktivieren und umzuwandeln. In der zweiten Phase wird dann mehr Energie freigesetzt, als zuvor investiert wurde, was zu einem Nettogewinn an ATP führt.

Vocabulary: Pyruvat ist das Endprodukt der Glykolyse und dient als Ausgangsstoff für die weiteren Schritte der Zellatmung.

Die Glykolyse ist ein Beispiel für die Komplexität und Effizienz der Zellatmung. Obwohl sie nur der erste Schritt ist, liefert sie bereits einen wichtigen Beitrag zur Energiegewinnung der Zelle.

Example: Aus einem Glucose-Molekül entstehen während der Glykolyse zwei Pyruvat-Moleküle, zwei ATP und zwei NADH+H+.

Die nachfolgenden Schritte der Zellatmung - oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus und Atmungskette - finden in den Mitochondrien statt und führen zu einer weitaus größeren ATP-Ausbeute als die Glykolyse allein.

Das Mitochondrium
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Christae-Typ = Starke Faltung → Oberflächenvergrößerung
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2 Bau von Mitochondrien
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The Four Stages of Cellular Respiration: Stage 1 - Glycolysis

Glycolysis occurs in the cytoplasm and breaks down glucose into pyruvate through multiple enzymatic steps.

Vocabulary: Glycolysis literally means "splitting of glucose"

Example: The process involves both energy-consuming and energy-yielding phases.

Das Mitochondrium
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Kommen nur in Eukaryorten vor
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Stage 2 - Oxidative Decarboxylation

This process occurs in the mitochondrial matrix, converting pyruvate into acetyl-CoA.

Highlight: This stage produces acetyl-CoA, CO2, and NADH+H+ as products.

Das Mitochondrium
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Stage 3 - Citric Acid Cycle

The citric acid cycle occurs in the mitochondrial matrix and consists of eight steps.

Definition: The citric acid cycle is often called the cellular metabolic hub.

Example: Products include 4 CO2, 6 NADH+H+, 2 FADH2, and 2 ATP molecules.

Das Mitochondrium
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Stage 4 - Electron Transport Chain Part I

The electron transport chain involves complex protein assemblies in the inner mitochondrial membrane.

Vocabulary: The electron transport chain consists of protein complexes I through IV.

Highlight: NADH and FADH2 donate electrons that drive proton pumping across the membrane.

Das Mitochondrium
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Electron Transport Chain Part II and ATP Synthesis

This final stage completes the cellular respiration process through oxidative phosphorylation.

Definition: ATP synthase acts as a molecular turbine, driven by the proton gradient.

Highlight: The process generates the majority of ATP molecules produced during cellular respiration.

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Lena, iOS Userin

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

 

Biologie

16.452

7. Mai 2022

9 Seiten

Zellatmung für Kinder: Ablauf, Formel und ATP Bilanz

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Lea Gagliardi

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Cellular Respiration: A Comprehensive Energy Production Process in Living Cells

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Grundprinzipien von Stoffwechselwegen

Die Zellatmung ist ein komplexer Stoffwechselweg, der auf grundlegenden biochemischen Prinzipien basiert. Zu den wichtigsten Konzepten gehören exergonische und endergonische Reaktionen sowie Redoxreaktionen.

Definition: Exergonische Reaktionen setzen Energie frei, während endergonische Reaktionen Energie benötigen.

In der Zellatmung spielen Oxidations- und Reduktionsprozesse eine zentrale Rolle. Bei der Oxidation werden Elektronen oder Wasserstoffatome abgegeben, bei der Reduktion aufgenommen. Diese Prozesse sind eng miteinander verknüpft und werden als Redoxreaktionen bezeichnet.

Vocabulary: Reduktionsäquivalente sind Coenzyme, die den Ablauf von Redoxreaktionen in einer Zelle ermöglichen.

Ein besonders wichtiges Reduktionsäquivalent in der Zellatmung ist NAD+/NADH+H+. Dieses Coenzym fungiert als Energie- und Wasserstoffüberträger und ist an zahlreichen Redoxreaktionen beteiligt.

Example: Bei der Oxidation einer Verbindung AH2 werden Wasserstoffatome auf NAD+ übertragen, wodurch NADH+H+ entsteht. Umgekehrt kann NADH+H+ einen Stoff B zu BH2 reduzieren und wird dabei selbst wieder zu NAD+ oxidiert.

Diese Redoxreaktionen sind fundamental für den Energietransfer in der Zellatmung und ermöglichen die effiziente Umwandlung von Nahrungsenergie in ATP.

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Die Zellatmung - Allgemeines

Die Zellatmung ist ein fundamentaler Prozess zur Energiegewinnung in lebenden Organismen. Sie findet in den Mitochondrien statt und benötigt Glucose und Sauerstoff als Ausgangsstoffe.

Highlight: Die Ausgangsstoffe der Zellatmung sind Glucose und Sauerstoff, während die Endprodukte Kohlenstoffdioxid und Wasser sind.

Der Sauerstoff wird über die Lungen aufgenommen und gelangt über den Blutkreislauf zu den Zellen. Glucose, der wichtigste Betriebsstoff der Lebewesen, wird durch die Nahrungsaufnahme bereitgestellt.

Vocabulary: Der Grundumsatz bezeichnet den Energiebedarf eines ruhenden Organismus zur Aufrechterhaltung der Lebensvorgänge, während der Arbeitsumsatz den erhöhten Energiebedarf bei Aktivität beschreibt.

Man unterscheidet zwischen zwei katabolen Stoffwechselwegen:

  1. Zellatmung (aerob: mit Sauerstoff)
  2. Gärung (anaerob: ohne Sauerstoff)

Definition: Dissimilation ist eine Form des abbauenden Stoffwechsels unter Energiegewinnung.

Die Kompartimentierung in Zellen ermöglicht es, dass verschiedene Stoffwechselwege gleichzeitig ablaufen können. Dies ist besonders wichtig für die Effizienz der Zellatmung.

Zur Untersuchung von Stoffwechselwegen wie der Zellatmung wird oft die Tracermethode verwendet. Dabei werden radioaktiv markierte Substanzen eingesetzt, die am Stoffwechsel teilnehmen und so die Lokalisierung und Visualisierung von Stoffwechselwegen ermöglichen.

Example: Ein Autoradiogramm kann die Zwischenprodukte der Glykolyse in Abhängigkeit von der Inkubationszeit zeigen, was Einblicke in den Ablauf der Zellatmung gibt.

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Die Zellatmung - Die 4 Teilschritte

Die Zellatmung ist ein komplexer Prozess, der in vier Hauptschritte unterteilt werden kann. Der erste dieser Schritte ist die Glykolyse, die im Cytoplasma der Zelle stattfindet.

Highlight: Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung und findet als einziger Teil außerhalb der Mitochondrien statt.

Die Glykolyse kann in zwei Phasen unterteilt werden:

  1. Energieaufwendungsphase
  2. Energiefreisetzungsphase

In der ersten Phase wird Energie in Form von ATP verbraucht, um Glucose zu aktivieren und umzuwandeln. In der zweiten Phase wird dann mehr Energie freigesetzt, als zuvor investiert wurde, was zu einem Nettogewinn an ATP führt.

Vocabulary: Pyruvat ist das Endprodukt der Glykolyse und dient als Ausgangsstoff für die weiteren Schritte der Zellatmung.

Die Glykolyse ist ein Beispiel für die Komplexität und Effizienz der Zellatmung. Obwohl sie nur der erste Schritt ist, liefert sie bereits einen wichtigen Beitrag zur Energiegewinnung der Zelle.

Example: Aus einem Glucose-Molekül entstehen während der Glykolyse zwei Pyruvat-Moleküle, zwei ATP und zwei NADH+H+.

Die nachfolgenden Schritte der Zellatmung - oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus und Atmungskette - finden in den Mitochondrien statt und führen zu einer weitaus größeren ATP-Ausbeute als die Glykolyse allein.

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The Four Stages of Cellular Respiration: Stage 1 - Glycolysis

Glycolysis occurs in the cytoplasm and breaks down glucose into pyruvate through multiple enzymatic steps.

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Example: The process involves both energy-consuming and energy-yielding phases.

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Stage 2 - Oxidative Decarboxylation

This process occurs in the mitochondrial matrix, converting pyruvate into acetyl-CoA.

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The citric acid cycle occurs in the mitochondrial matrix and consists of eight steps.

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This final stage completes the cellular respiration process through oxidative phosphorylation.

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Das Mitochondrium - Kraftwerk der Zelle

Die Mitochondrien spielen eine zentrale Rolle in der Zellatmung beim Menschen und anderen Eukaryoten. Sie werden oft als "Kraftwerke der Zelle" bezeichnet, da hier der Großteil der zellulären Energie in Form von ATP produziert wird.

Mitochondrien haben eine charakteristische Struktur mit einer äußeren und einer stark gefalteten inneren Membran. Diese Faltung, auch Cristae genannt, dient der Oberflächenvergrößerung und ist entscheidend für die Effizienz der Zellatmung.

Highlight: Die Mitochondrien sind der Hauptort der Energiegewinnung durch Zellatmung, wo Nahrungsenergie in ATP umgewandelt wird.

Der Ablauf der Zellatmung in den Mitochondrien umfasst mehrere Schritte:

  1. Oxidative Decarboxylierung
  2. Citratzyklus
  3. Atmungskette

Vocabulary: ATP (Adenosintriphosphat) ist der universelle Energieträger in Zellen und ein wichtiger Regulator energieliefernder Prozesse.

Die Umwandlung von ADP zu ATP ist eine endergonische Reaktion, die Energie benötigt. Umgekehrt setzt die Hydrolyse von ATP zu ADP Energie frei, die für verschiedene Zellprozesse genutzt werden kann.

Definition: Endergonische Reaktionen benötigen Energie, während exergonische Reaktionen Energie freisetzen.

Mitochondrien besitzen auch ihre eigene DNA und Ribosomen, was ihnen eine gewisse Autonomie in der Proteinsynthese verleiht.

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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.

Stefan S

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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

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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.

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Jana V

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Sudenaz Ocak

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Marcus B

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Hans T

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