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Einführung in die Zellatmung: ATP, Mitochondrien und das Chemiosmotische Modell

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toni

10.12.2025

Biologie

Zellatmung, ATP, Mitochondrien, Chemiosmotisches Modell

1.536

10. Dez. 2025

4 Seiten

Einführung in die Zellatmung: ATP, Mitochondrien und das Chemiosmotische Modell

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toni

@toni.o.a

ATP ist praktisch die "Energiewährung" deiner Zellen - ohne diese... Mehr anzeigen

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ATP (Adenosintriphosphat) als universeller Energieträger
Adenosintriphosphatformen kennen
ATP, ADP, AMP
Bau ATP-Molekül
Adenin NH₂
Lernzette

ATP - Die Energiewährung deiner Zellen

Stell dir vor, ATP wäre wie aufgeladene Batterien in deinem Handy - ohne sie läuft nichts! ATP (Adenosintriphosphat) besteht aus zwei Hauptteilen: dem Adenosin Adenin+RiboseZuckerAdenin + Ribose-Zucker und einer Kette aus drei Phosphatgruppen. Diese Phosphatbindungen sind wie gespannte Federn voller Energie.

Die drei wichtigsten Formen kennst du als ATP, ADP und AMP - je nachdem, wie viele Phosphatgruppen dran hängen. Wenn deine Zellen Energie brauchen, wird ATP zu ADP "geknackt" und setzt dabei 30,6 kJ/mol frei. Das passiert hauptsächlich in deinen Mitochondrien, den echten Kraftwerken der Zelle.

Der ATP-Kreislauf funktioniert genial einfach: Exergonische Prozesse (wie die Zellatmung) setzen Energie frei und bauen ATP auf, während endergonische Prozesse (wie Muskelbewegung oder Nervenimpulse) Energie verbrauchen und ATP abbauen.

Merktipp: Exergonisch = Energie raus, Endergonisch = Energie rein!

NAD+ und NADH + H+ sind dabei die Transporthelfer, die Elektronen und Protonen zwischen den Reaktionen hin- und hertragen - wie kleine Energietaxis in deinen Zellen.

ATP (Adenosintriphosphat) als universeller Energieträger
Adenosintriphosphatformen kennen
ATP, ADP, AMP
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Mitochondrien - Deine zellulären Kraftwerke

Warum haben Sportler so viele Mitochondrien in ihren Muskelzellen? Ganz einfach: Je mehr Energie eine Zelle braucht, desto mehr dieser Kraftwerke enthält sie! Ein Mitochondrium hat vier wichtige Bereiche: die äußere Membran, den Intermembranraum, die innere Membran und die Mitochondrienmatrix.

Die Zellatmung läuft in drei großen Schritten ab. Zuerst passiert die Glykolyse im Cytoplasma - hier wird Glukose zu Pyruvat aufgespalten. Dann wandert das Pyruvat in die Mitochondrienmatrix zum Citratzyklus, wo richtig viel NADH und FADH2 entstehen.

Das Finale ist die oxidative Phosphorylierung an der inneren Mitochondrienmembran. Hier laufen die Elektronen durch die Elektronentransportkette und pumpen dabei Protonen rüber. Wenn diese Protonen durch die ATP-Synthase zurückströmen, entsteht ATP - wie bei einem Wasserkraftwerk!

Fun Fact: Herz- und Muskelzellen können bis zu 2000 Mitochondrien enthalten, Fettzellen nur etwa 100!

Die Anzahl der Mitochondrien passt sich übrigens an deinen Lebensstil an - regelmäßiger Sport kann ihre Anzahl sogar erhöhen!

ATP (Adenosintriphosphat) als universeller Energieträger
Adenosintriphosphatformen kennen
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Glykolyse und Citratzyklus im Detail

Glykolyse ist der erste Schritt, um aus deiner Glukose Energie zu gewinnen - und das Coole daran: Es funktioniert auch ohne Sauerstoff! Im Cytoplasma wird ein Glukosemolekül in zehn enzymatischen Schritten zu zwei Pyruvat-Molekülen aufgespalten.

Die Energiebilanz der Glykolyse ist überschaubar: Du bekommst 2 ATP und 2 NADH pro Glukose. Das klingt erstmal wenig, aber es ist nur der Anfang! Das entstandene Pyruvat wandert jetzt zu den Mitochondrien für die richtig ertragreichen Schritte.

Der Citratzyklus (auch Krebszyklus genannt) läuft in der Mitochondrienmatrix ab und ist deutlich komplexer. Hier wird Pyruvat als Acetyl-CoA in den Zyklus eingeschleust und mit Oxalacetat zu Citronensäure kombiniert. Durch acht Reaktionsschritte entstehen jede Menge NADH, FADH2 und etwas ATP.

Wichtig: Der Citratzyklus produziert hauptsächlich Elektronenträger, nicht direkt ATP!

Das Geniale: Am Ende wird das Oxalacetat regeneriert, sodass der Zyklus immer weiterlaufen kann. Die produzierten NADH und FADH2 sind das eigentliche Gold - sie liefern die Energie für den nächsten Schritt!

ATP (Adenosintriphosphat) als universeller Energieträger
Adenosintriphosphatformen kennen
ATP, ADP, AMP
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Lernzette

Chemiosmose - Die ATP-Fabrik

Chemiosmose ist der geniale Trick, mit dem deine Zellen aus einem simplen Protonengradienten ATP herstellen - wie ein biologisches Kraftwerk! Das Prinzip funktioniert sowohl in Mitochondrien bei der Zellatmung als auch in Chloroplasten bei der Photosynthese.

Der Schlüssel liegt im Protonengradienten: Protonen H+IonenH+-Ionen werden durch die Elektronentransportkette von einer Seite der Membran zur anderen gepumpt. Das erzeugt einen Druckunterschied - wie bei einem aufgestauten Fluss.

Die ATP-Synthase funktioniert wie eine Turbine: Wenn die Protonen durch sie hindurchströmen, dreht sich das Enzym und "klebt" ADP und Phosphat zu ATP zusammen. Ein Molekül, das sich buchstäblich dreht, um Energie zu erzeugen!

Bei der Photosynthese arbeiten Photosystem I und II zusammen: PSII spaltet Wasser und hebt Elektronen auf ein höheres Energieniveau. Diese Elektronen durchlaufen eine Transportkette und werden von PSI nochmals angeregt. Dabei entstehen die Protonengradienten für die ATP-Synthese.

Krass: Die ATP-Synthase dreht sich etwa 100 Mal pro Sekunde und produziert dabei 300 ATP-Moleküle!

Dieser Prozess zeigt, wie elegant biologische Systeme Energie umwandeln - von Licht oder Nährstoffen direkt zu nutzbarer Zellenergie.



Wir dachten, du würdest nie fragen...

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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.

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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

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

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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.

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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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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 ☺️

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Sudenaz Ocak

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Greenlight Bonnie

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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!

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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

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10. Dez. 2025

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Einführung in die Zellatmung: ATP, Mitochondrien und das Chemiosmotische Modell

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ATP ist praktisch die "Energiewährung" deiner Zellen - ohne diese kleinen Moleküle würde in deinem Körper absolut nichts funktionieren. In diesen Lernzetteln erfährst du, wie ATP aufgebaut ist, wo es entsteht und warum die Mitochondrien als Kraftwerke der Zelle bezeichnet... Mehr anzeigen

ATP (Adenosintriphosphat) als universeller Energieträger
Adenosintriphosphatformen kennen
ATP, ADP, AMP
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ATP - Die Energiewährung deiner Zellen

Stell dir vor, ATP wäre wie aufgeladene Batterien in deinem Handy - ohne sie läuft nichts! ATP (Adenosintriphosphat) besteht aus zwei Hauptteilen: dem Adenosin Adenin+RiboseZuckerAdenin + Ribose-Zucker und einer Kette aus drei Phosphatgruppen. Diese Phosphatbindungen sind wie gespannte Federn voller Energie.

Die drei wichtigsten Formen kennst du als ATP, ADP und AMP - je nachdem, wie viele Phosphatgruppen dran hängen. Wenn deine Zellen Energie brauchen, wird ATP zu ADP "geknackt" und setzt dabei 30,6 kJ/mol frei. Das passiert hauptsächlich in deinen Mitochondrien, den echten Kraftwerken der Zelle.

Der ATP-Kreislauf funktioniert genial einfach: Exergonische Prozesse (wie die Zellatmung) setzen Energie frei und bauen ATP auf, während endergonische Prozesse (wie Muskelbewegung oder Nervenimpulse) Energie verbrauchen und ATP abbauen.

Merktipp: Exergonisch = Energie raus, Endergonisch = Energie rein!

NAD+ und NADH + H+ sind dabei die Transporthelfer, die Elektronen und Protonen zwischen den Reaktionen hin- und hertragen - wie kleine Energietaxis in deinen Zellen.

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Mitochondrien - Deine zellulären Kraftwerke

Warum haben Sportler so viele Mitochondrien in ihren Muskelzellen? Ganz einfach: Je mehr Energie eine Zelle braucht, desto mehr dieser Kraftwerke enthält sie! Ein Mitochondrium hat vier wichtige Bereiche: die äußere Membran, den Intermembranraum, die innere Membran und die Mitochondrienmatrix.

Die Zellatmung läuft in drei großen Schritten ab. Zuerst passiert die Glykolyse im Cytoplasma - hier wird Glukose zu Pyruvat aufgespalten. Dann wandert das Pyruvat in die Mitochondrienmatrix zum Citratzyklus, wo richtig viel NADH und FADH2 entstehen.

Das Finale ist die oxidative Phosphorylierung an der inneren Mitochondrienmembran. Hier laufen die Elektronen durch die Elektronentransportkette und pumpen dabei Protonen rüber. Wenn diese Protonen durch die ATP-Synthase zurückströmen, entsteht ATP - wie bei einem Wasserkraftwerk!

Fun Fact: Herz- und Muskelzellen können bis zu 2000 Mitochondrien enthalten, Fettzellen nur etwa 100!

Die Anzahl der Mitochondrien passt sich übrigens an deinen Lebensstil an - regelmäßiger Sport kann ihre Anzahl sogar erhöhen!

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Glykolyse und Citratzyklus im Detail

Glykolyse ist der erste Schritt, um aus deiner Glukose Energie zu gewinnen - und das Coole daran: Es funktioniert auch ohne Sauerstoff! Im Cytoplasma wird ein Glukosemolekül in zehn enzymatischen Schritten zu zwei Pyruvat-Molekülen aufgespalten.

Die Energiebilanz der Glykolyse ist überschaubar: Du bekommst 2 ATP und 2 NADH pro Glukose. Das klingt erstmal wenig, aber es ist nur der Anfang! Das entstandene Pyruvat wandert jetzt zu den Mitochondrien für die richtig ertragreichen Schritte.

Der Citratzyklus (auch Krebszyklus genannt) läuft in der Mitochondrienmatrix ab und ist deutlich komplexer. Hier wird Pyruvat als Acetyl-CoA in den Zyklus eingeschleust und mit Oxalacetat zu Citronensäure kombiniert. Durch acht Reaktionsschritte entstehen jede Menge NADH, FADH2 und etwas ATP.

Wichtig: Der Citratzyklus produziert hauptsächlich Elektronenträger, nicht direkt ATP!

Das Geniale: Am Ende wird das Oxalacetat regeneriert, sodass der Zyklus immer weiterlaufen kann. Die produzierten NADH und FADH2 sind das eigentliche Gold - sie liefern die Energie für den nächsten Schritt!

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Chemiosmose - Die ATP-Fabrik

Chemiosmose ist der geniale Trick, mit dem deine Zellen aus einem simplen Protonengradienten ATP herstellen - wie ein biologisches Kraftwerk! Das Prinzip funktioniert sowohl in Mitochondrien bei der Zellatmung als auch in Chloroplasten bei der Photosynthese.

Der Schlüssel liegt im Protonengradienten: Protonen H+IonenH+-Ionen werden durch die Elektronentransportkette von einer Seite der Membran zur anderen gepumpt. Das erzeugt einen Druckunterschied - wie bei einem aufgestauten Fluss.

Die ATP-Synthase funktioniert wie eine Turbine: Wenn die Protonen durch sie hindurchströmen, dreht sich das Enzym und "klebt" ADP und Phosphat zu ATP zusammen. Ein Molekül, das sich buchstäblich dreht, um Energie zu erzeugen!

Bei der Photosynthese arbeiten Photosystem I und II zusammen: PSII spaltet Wasser und hebt Elektronen auf ein höheres Energieniveau. Diese Elektronen durchlaufen eine Transportkette und werden von PSI nochmals angeregt. Dabei entstehen die Protonengradienten für die ATP-Synthese.

Krass: Die ATP-Synthase dreht sich etwa 100 Mal pro Sekunde und produziert dabei 300 ATP-Moleküle!

Dieser Prozess zeigt, wie elegant biologische Systeme Energie umwandeln - von Licht oder Nährstoffen direkt zu nutzbarer Zellenergie.

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.

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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

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

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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

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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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