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Zellatmung einfach erklärt: Alle wichtigen Fakten für Kinder

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Marie Ontl

17.1.2021

Biologie

Zellatmung

Zellatmung einfach erklärt: Alle wichtigen Fakten für Kinder

Die Zellatmung ist ein fundamentaler biologischer Prozess, bei dem Glucose zu Energie in Form von ATP umgewandelt wird.

Die Zellatmung findet hauptsächlich in den Mitochondrien statt und lässt sich in mehrere wichtige Teilschritte untergliedern. Der erste Schritt ist die Glykolyse, die im Cytoplasma der Zelle abläuft. Bei der Glykolyse wird ein Glucose-Molekül in zwei Pyruvat-Moleküle gespalten, wobei bereits erste ATP-Moleküle entstehen. Die Glykolyse kann sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen. Bei der anaeroben Glykolyse entstehen als Endprodukte Milchsäure oder Ethanol, während bei der aeroben Variante das Pyruvat weiter in den Citratzyklus eingeschleust wird.

Ein wichtiges regulatorisches Enzym der Glykolyse ist die Phosphofructokinase. Die Phosphofructokinase-1 katalysiert einen der geschwindigkeitsbestimmenden Schritte der Glykolyse und wird durch verschiedene Metabolite reguliert. ATP hemmt die Phosphofructokinase durch negative Rückkopplung, während AMP aktivierend wirkt. Diese Regulation der Phosphofructokinase ist essentiell für die Energiehomöostase der Zelle. Die Gesamtbilanz der Zellatmung unter aeroben Bedingungen beträgt bis zu 38 ATP-Moleküle pro Glucose-Molekül, wobei die genaue Ausbeute von verschiedenen Faktoren abhängt. Die Zellatmung beim Menschen ist ein hocheffizienter Prozess, der es uns ermöglicht, die in der Nahrung gespeicherte chemische Energie für alle Lebensvorgänge zu nutzen. Die Wortgleichung der Zellatmung lässt sich vereinfacht als Glucose + Sauerstoff → Kohlendioxid + Wasser + Energie darstellen.

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17.1.2021

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 BIOLOGIE
Marie Ontl
Stoff für die 1.Klausur (11/1)
1)Strukturelle und energetische Grundlagen des Lebens
3.Energiefreisetzung durch Stoffab

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Die Grundlagen der Zellatmung einfach erklärt

Die Zellatmung ist ein fundamentaler biologischer Prozess, bei dem Glucose zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut wird. Dieser komplexe Vorgang findet in den Mitochondrien statt und liefert die Energie, die unser Körper zum Leben braucht.

Definition: Die Zellatmung ist die stufenweise Dissimilation von Glucose C6H12O6C₆H₁₂O₆ zu CO₂ und H₂O unter Energiegewinnung in Form von ATP.

Die Zellatmung Wortgleichung lautet: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O → 6 CO₂ + 12 H₂O

Die äußere Atmung unterscheidet sich von der Zellatmung dadurch, dass sie den Gasaustausch zwischen Luft und Blut in den Atemorganen beschreibt. Der Sauerstoff wird dann über den Blutkreislauf zu den Zellen transportiert, wo er für die Zellatmung benötigt wird.

Merke: Die Gesamtbilanz Zellatmung zeigt, dass aus einem Glucose-Molekül bis zu 38 ATP-Moleküle gewonnen werden können.

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3.Energiefreisetzung durch Stoffab

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Die Glykolyse einfach erklärt

Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung und findet im Cytoplasma statt. Dieser Prozess kann sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen.

Fachbegriff: Die anaerobe Glykolyse läuft ohne Sauerstoff ab und produziert weniger ATP als die aerobe Variante.

Der Glykolyse Ablauf lässt sich in zwei Hauptphasen unterteilen:

  1. Aktivierung und Spaltung der Glucose in C3-Körper
  2. Oxidation der C3-Körper zu Brenztraubensäure

Die Energiebilanz Glykolyse zeigt einen Nettogewinn von 2 ATP pro Glucose-Molekül. Dies entspricht einem Wirkungsgrad von etwa 2% - deutlich weniger als bei der vollständigen aeroben Zellatmung.

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Die Rolle der Phosphofructokinase in der Glykolyse

Die Phosphofructokinase Funktion ist von zentraler Bedeutung für die Regulation der Glykolyse. Als Schlüsselenzym katalysiert sie die Umwandlung von Fructose-6-phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat.

Highlight: Die Phosphofructokinase Regulation erfolgt durch allosterische Hemmung bei hohen ATP-Konzentrationen.

Die Regulation der Phosphofructokinase durch ATP und AMP ist ein wichtiger Kontrollmechanismus. Bei hohem ATP-Spiegel wird das Enzym gehemmt, während AMP aktivierend wirkt. Diese Phosphofructokinase Rückkopplung verhindert eine übermäßige Glucose-Verstoffwechselung.

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Detaillierter Glykolyse Ablauf im Cytoplasma

Die Glykolyse beginnt mit der Phosphorylierung von Glucose durch das Enzym Hexokinase. Dabei wird ATP verbraucht und Glucose-6-phosphat gebildet.

Beispiel: Die Glykolyse Reaktionsgleichung zeigt den schrittweisen Abbau: Glucose + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P → 2 Pyruvat + 2 NADH/H⁺ + 2 ATP

Die Energiegewinnung erfolgt in der zweiten Phase, wo pro C3-Körper zwei ATP-Moleküle entstehen. Dieser Prozess wird streng reguliert, wobei die Phosphofructokinase-1 und Phosphofructokinase-2 eine zentrale Rolle spielen.

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Die Zellatmung und ihre Schlüsselprozesse

Die Zellatmung ist ein fundamentaler Stoffwechselprozess, der in den Mitochondrien stattfindet. Der Prozess beginnt mit der oxidativen Decarboxylierung in der Mitochondrienmatrix, wo Pyruvat zu einem C2-Körper umgewandelt wird. Dabei wird pro Pyruvat-Molekül ein NADH/H+ gebildet und Coenzym A bindet sich an den C2-Körper, wodurch aktivierte Essigsäure AcetylCoAAcetyl-CoA entsteht.

Definition: Der Zitronensäurezyklus auchCitratzyklusoderKrebsZyklusgenanntauch Citratzyklus oder Krebs-Zyklus genannt ist ein zentraler Stoffwechselweg, bei dem Acetyl-CoA zu Kohlenstoffdioxid abgebaut wird.

Der Zitronensäurezyklus liefert wichtige Energieträger: Aus einem Mol Glucose entstehen 6 Moleküle CO₂, 2 Moleküle ATP, 8 NADH/H+ und 2 FADH₂. Diese Energieträger werden in der Atmungskette weiterverarbeitet, wo der eigentliche große ATP-Gewinn stattfindet. Die Gesamtbilanz der Zellatmung zeigt eine deutlich höhere Energieausbeute als bei der Gärung.

Highlight: Die oxidative Phosphorylierung in der Atmungskette erzeugt pro Glucose-Molekül bis zu 34 ATP-Moleküle.

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Die Atmungskette und Chemiosmotische ATP-Synthese

Die Atmungskette findet an der inneren Mitochondrienmembran statt und ist der effizienteste Teil der Zellatmung beim Menschen. Sie besteht aus vier Proteinkomplexen IIVI-IV und der ATP-Synthase. Der Elektronentransport erfolgt stufenweise über diese Komplexe, wobei gleichzeitig Protonen in den Intermembranraum gepumpt werden.

Fachbegriff: Die chemiosmotische ATP-Bildung nutzt den Protonengradienten zwischen Matrix und Intermembranraum zur ATP-Synthese.

Pro NADH₂ werden 3 ATP und pro FADH₂ 2 ATP gebildet. Die Endoxidation führt zur Übertragung von Elektronen und Protonen auf Sauerstoff, wobei Wasser entsteht. Diese kontrollierte Energiefreisetzung ermöglicht die effiziente ATP-Produktion.

Beispiel: Die Knallgasreaktion ½O2+2H++2eH2O½ O₂ + 2H+ + 2e- → H₂O ist die formale Endreaktion der Atmungskette.

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Anaerobe Energiegewinnung durch Gärung

Die anaerobe Glykolyse ist ein ursprünglicher Weg der Energiegewinnung ohne Sauerstoff. Sie beginnt wie die aerobe Variante im Cytoplasma, unterscheidet sich aber im zweiten Schritt durch die Regeneration von NAD+ mittels Reduktionsreaktionen.

Definition: Die anaerobe Glykolyse einfach erklärt: Glucose wird ohne Sauerstoff zu Milchsäure oder Ethanol abgebaut, wobei nur 2 ATP pro Glucose entstehen.

Es gibt zwei wichtige Gärungsformen:

  1. Die alkoholische Gärung wichtigfu¨rHefeteigundAlkoholproduktionwichtig für Hefeteig und Alkoholproduktion
  2. Die Milchsäuregärung relevantfu¨rMuskelzellenundLebensmittelherstellungrelevant für Muskelzellen und Lebensmittelherstellung

Die Energieausbeute der Gärung ist mit einem Wirkungsgrad von nur 2% sehr gering, da die Endprodukte noch viel gebundene Energie enthalten.

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Vergleich von aerober und anaerober Energiegewinnung

Die aerobe und anaerobe Glykolyse unterscheiden sich fundamental in ihrer Energieausbeute und ihren Endprodukten. Während die aerobe Zellatmung Glucose vollständig zu CO₂ und H₂O abbaut und dabei bis zu 38 ATP erzeugt, liefert die Gärung nur unvollständige Oxidationsprodukte und 2 ATP.

Highlight: Die Zellatmung Formel der Gesamtbilanz zeigt: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ~38 ATP

Der aerobe Stoffwechselweg nutzt drei Hauptstationen: Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette. Die Gärung beschränkt sich auf die Glykolyse mit anschließender Regeneration von NAD+. Die Wärmefreisetzung ist bei der aeroben Atmung deutlich höher als bei der Gärung.

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Vergleich von Zellatmung und Gärung: Grundlegende Stoffwechselprozesse

Die Zellatmung einfach erklärt zeigt sich als hocheffizienter Stoffwechselprozess, der in den Zellatmung Mitochondrien stattfindet. Bei der aeroben Zellatmung Mensch einfach erklärt wird Glucose unter Sauerstoffverbrauch vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Dieser Prozess generiert eine maximale Ausbeute von 38 ATP-Molekülen, was die Zellatmung 32 oder 38 ATP Diskussion klärt.

Die Gesamtbilanz Zellatmung verdeutlicht die Effizienz dieses Prozesses. In der Zellatmung Wortgleichung wird Glucose C6H12O6C₆H₁₂O₆ mit Sauerstoff 6O26 O₂ zu Kohlenstoffdioxid 6CO26 CO₂ und Wasser 6H2O6 H₂O umgesetzt. Dabei wird eine beträchtliche Menge Energie in Form von ATP und Wärme freigesetzt.

Definition: Die aerobe Zellatmung ist ein dreistufiger Prozess bestehend aus Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette, der in den Mitochondrien stattfindet und die höchste ATP-Ausbeute erzielt.

Im Gegensatz dazu steht die anaerobe Glykolyse, die ohne Sauerstoff abläuft. Bei der Gärung erfolgt nur eine unvollständige Oxidation der Glucose zu organischen Endprodukten wie Milchsäure oder Ethanol. Die Glykolyse einfach erklärt zeigt, dass dieser Prozess lediglich 2 ATP-Moleküle pro Glucose-Molekül generiert.

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Biologie

2.487

17. Jan. 2021

10 Seiten

Zellatmung einfach erklärt: Alle wichtigen Fakten für Kinder

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Marie Ontl

@marieontl

Die Zellatmung ist ein fundamentaler biologischer Prozess, bei dem Glucose zu Energie in Form von ATP umgewandelt wird.

Die Zellatmung findet hauptsächlich in den Mitochondrien statt und lässt sich in mehrere wichtige Teilschritte untergliedern. Der erste Schritt ist die Glykolyse... Mehr anzeigen

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Die Grundlagen der Zellatmung einfach erklärt

Die Zellatmung ist ein fundamentaler biologischer Prozess, bei dem Glucose zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut wird. Dieser komplexe Vorgang findet in den Mitochondrien statt und liefert die Energie, die unser Körper zum Leben braucht.

Definition: Die Zellatmung ist die stufenweise Dissimilation von Glucose C6H12O6C₆H₁₂O₆ zu CO₂ und H₂O unter Energiegewinnung in Form von ATP.

Die Zellatmung Wortgleichung lautet: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O → 6 CO₂ + 12 H₂O

Die äußere Atmung unterscheidet sich von der Zellatmung dadurch, dass sie den Gasaustausch zwischen Luft und Blut in den Atemorganen beschreibt. Der Sauerstoff wird dann über den Blutkreislauf zu den Zellen transportiert, wo er für die Zellatmung benötigt wird.

Merke: Die Gesamtbilanz Zellatmung zeigt, dass aus einem Glucose-Molekül bis zu 38 ATP-Moleküle gewonnen werden können.

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Die Glykolyse einfach erklärt

Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung und findet im Cytoplasma statt. Dieser Prozess kann sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen ablaufen.

Fachbegriff: Die anaerobe Glykolyse läuft ohne Sauerstoff ab und produziert weniger ATP als die aerobe Variante.

Der Glykolyse Ablauf lässt sich in zwei Hauptphasen unterteilen:

  1. Aktivierung und Spaltung der Glucose in C3-Körper
  2. Oxidation der C3-Körper zu Brenztraubensäure

Die Energiebilanz Glykolyse zeigt einen Nettogewinn von 2 ATP pro Glucose-Molekül. Dies entspricht einem Wirkungsgrad von etwa 2% - deutlich weniger als bei der vollständigen aeroben Zellatmung.

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Die Rolle der Phosphofructokinase in der Glykolyse

Die Phosphofructokinase Funktion ist von zentraler Bedeutung für die Regulation der Glykolyse. Als Schlüsselenzym katalysiert sie die Umwandlung von Fructose-6-phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat.

Highlight: Die Phosphofructokinase Regulation erfolgt durch allosterische Hemmung bei hohen ATP-Konzentrationen.

Die Regulation der Phosphofructokinase durch ATP und AMP ist ein wichtiger Kontrollmechanismus. Bei hohem ATP-Spiegel wird das Enzym gehemmt, während AMP aktivierend wirkt. Diese Phosphofructokinase Rückkopplung verhindert eine übermäßige Glucose-Verstoffwechselung.

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Detaillierter Glykolyse Ablauf im Cytoplasma

Die Glykolyse beginnt mit der Phosphorylierung von Glucose durch das Enzym Hexokinase. Dabei wird ATP verbraucht und Glucose-6-phosphat gebildet.

Beispiel: Die Glykolyse Reaktionsgleichung zeigt den schrittweisen Abbau: Glucose + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P → 2 Pyruvat + 2 NADH/H⁺ + 2 ATP

Die Energiegewinnung erfolgt in der zweiten Phase, wo pro C3-Körper zwei ATP-Moleküle entstehen. Dieser Prozess wird streng reguliert, wobei die Phosphofructokinase-1 und Phosphofructokinase-2 eine zentrale Rolle spielen.

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Die Zellatmung und ihre Schlüsselprozesse

Die Zellatmung ist ein fundamentaler Stoffwechselprozess, der in den Mitochondrien stattfindet. Der Prozess beginnt mit der oxidativen Decarboxylierung in der Mitochondrienmatrix, wo Pyruvat zu einem C2-Körper umgewandelt wird. Dabei wird pro Pyruvat-Molekül ein NADH/H+ gebildet und Coenzym A bindet sich an den C2-Körper, wodurch aktivierte Essigsäure AcetylCoAAcetyl-CoA entsteht.

Definition: Der Zitronensäurezyklus auchCitratzyklusoderKrebsZyklusgenanntauch Citratzyklus oder Krebs-Zyklus genannt ist ein zentraler Stoffwechselweg, bei dem Acetyl-CoA zu Kohlenstoffdioxid abgebaut wird.

Der Zitronensäurezyklus liefert wichtige Energieträger: Aus einem Mol Glucose entstehen 6 Moleküle CO₂, 2 Moleküle ATP, 8 NADH/H+ und 2 FADH₂. Diese Energieträger werden in der Atmungskette weiterverarbeitet, wo der eigentliche große ATP-Gewinn stattfindet. Die Gesamtbilanz der Zellatmung zeigt eine deutlich höhere Energieausbeute als bei der Gärung.

Highlight: Die oxidative Phosphorylierung in der Atmungskette erzeugt pro Glucose-Molekül bis zu 34 ATP-Moleküle.

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Die Atmungskette und Chemiosmotische ATP-Synthese

Die Atmungskette findet an der inneren Mitochondrienmembran statt und ist der effizienteste Teil der Zellatmung beim Menschen. Sie besteht aus vier Proteinkomplexen IIVI-IV und der ATP-Synthase. Der Elektronentransport erfolgt stufenweise über diese Komplexe, wobei gleichzeitig Protonen in den Intermembranraum gepumpt werden.

Fachbegriff: Die chemiosmotische ATP-Bildung nutzt den Protonengradienten zwischen Matrix und Intermembranraum zur ATP-Synthese.

Pro NADH₂ werden 3 ATP und pro FADH₂ 2 ATP gebildet. Die Endoxidation führt zur Übertragung von Elektronen und Protonen auf Sauerstoff, wobei Wasser entsteht. Diese kontrollierte Energiefreisetzung ermöglicht die effiziente ATP-Produktion.

Beispiel: Die Knallgasreaktion ½O2+2H++2eH2O½ O₂ + 2H+ + 2e- → H₂O ist die formale Endreaktion der Atmungskette.

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Anaerobe Energiegewinnung durch Gärung

Die anaerobe Glykolyse ist ein ursprünglicher Weg der Energiegewinnung ohne Sauerstoff. Sie beginnt wie die aerobe Variante im Cytoplasma, unterscheidet sich aber im zweiten Schritt durch die Regeneration von NAD+ mittels Reduktionsreaktionen.

Definition: Die anaerobe Glykolyse einfach erklärt: Glucose wird ohne Sauerstoff zu Milchsäure oder Ethanol abgebaut, wobei nur 2 ATP pro Glucose entstehen.

Es gibt zwei wichtige Gärungsformen:

  1. Die alkoholische Gärung wichtigfu¨rHefeteigundAlkoholproduktionwichtig für Hefeteig und Alkoholproduktion
  2. Die Milchsäuregärung relevantfu¨rMuskelzellenundLebensmittelherstellungrelevant für Muskelzellen und Lebensmittelherstellung

Die Energieausbeute der Gärung ist mit einem Wirkungsgrad von nur 2% sehr gering, da die Endprodukte noch viel gebundene Energie enthalten.

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Vergleich von aerober und anaerober Energiegewinnung

Die aerobe und anaerobe Glykolyse unterscheiden sich fundamental in ihrer Energieausbeute und ihren Endprodukten. Während die aerobe Zellatmung Glucose vollständig zu CO₂ und H₂O abbaut und dabei bis zu 38 ATP erzeugt, liefert die Gärung nur unvollständige Oxidationsprodukte und 2 ATP.

Highlight: Die Zellatmung Formel der Gesamtbilanz zeigt: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ~38 ATP

Der aerobe Stoffwechselweg nutzt drei Hauptstationen: Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette. Die Gärung beschränkt sich auf die Glykolyse mit anschließender Regeneration von NAD+. Die Wärmefreisetzung ist bei der aeroben Atmung deutlich höher als bei der Gärung.

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3.Energiefreisetzung durch Stoffab

Vergleich von Zellatmung und Gärung: Grundlegende Stoffwechselprozesse

Die Zellatmung einfach erklärt zeigt sich als hocheffizienter Stoffwechselprozess, der in den Zellatmung Mitochondrien stattfindet. Bei der aeroben Zellatmung Mensch einfach erklärt wird Glucose unter Sauerstoffverbrauch vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut. Dieser Prozess generiert eine maximale Ausbeute von 38 ATP-Molekülen, was die Zellatmung 32 oder 38 ATP Diskussion klärt.

Die Gesamtbilanz Zellatmung verdeutlicht die Effizienz dieses Prozesses. In der Zellatmung Wortgleichung wird Glucose C6H12O6C₆H₁₂O₆ mit Sauerstoff 6O26 O₂ zu Kohlenstoffdioxid 6CO26 CO₂ und Wasser 6H2O6 H₂O umgesetzt. Dabei wird eine beträchtliche Menge Energie in Form von ATP und Wärme freigesetzt.

Definition: Die aerobe Zellatmung ist ein dreistufiger Prozess bestehend aus Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette, der in den Mitochondrien stattfindet und die höchste ATP-Ausbeute erzielt.

Im Gegensatz dazu steht die anaerobe Glykolyse, die ohne Sauerstoff abläuft. Bei der Gärung erfolgt nur eine unvollständige Oxidation der Glucose zu organischen Endprodukten wie Milchsäure oder Ethanol. Die Glykolyse einfach erklärt zeigt, dass dieser Prozess lediglich 2 ATP-Moleküle pro Glucose-Molekül generiert.

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Glykolyse und ihre Regulation im Detail

Der Glykolyse Ablauf ist ein fundamentaler Stoffwechselweg, der sowohl unter aeroben als auch anaeroben Bedingungen stattfindet. Die Glykolyse Reaktionsgleichung beschreibt die Umwandlung von Glucose zu Pyruvat, wobei die Regulation der Phosphofructokinase durch ATP und AMP eine Schlüsselrolle spielt.

Die Phosphofructokinase Funktion ist von zentraler Bedeutung für die Kontrolle der Glykolyse. Als wichtigstes regulatorisches Enzym katalysiert die Phosphofructokinase-1 die Umwandlung von Fructose-6-phosphat zu Fructose-1,6-bisphosphat. Die Phosphofructokinase Regulation erfolgt durch verschiedene Metabolite, wobei ATP als negativer und AMP als positiver Regulator wirkt.

Highlight: Die Phosphofructokinase unterliegt einer komplexen allosterischen Regulation, die den Energiestatus der Zelle widerspiegelt und die Glykolyserate entsprechend anpasst.

Die Phosphofructokinase-2 spielt eine zusätzliche regulatorische Rolle durch die Bildung von Fructose-2,6-bisphosphat, einem starken Aktivator der Phosphofructokinase-1. Diese Phosphofructokinase Rückkopplung gewährleistet eine präzise Anpassung des Glucoseabbaus an den zellulären Energiebedarf.

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Hans T

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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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